HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine dreidimensionale Formmeßvorrichtung
zum Messen der dreidimensionalen Form einer Oberfläche eines
Körpers
in der Art des menschlichen Körpers.The present invention relates to
a three-dimensional shape measuring device
for measuring the three-dimensional shape of a surface of a
body
in the way of the human body.
Stand der
TechnikState of
technology
Eine herkömmliche, bekannte dreidimensionale
Formmeßvorrichtung
ist in der japanischen Patentveröffentlichung
Hei 5-71882 beschrieben. Diese dreidimensionale Formmeßvorrichtung
ist, wie in den 13A und 13B dargestellt ist, so aufgebaut,
daß sie
einen Abstandsmeßring 120,
in dem mehrere Erfassungsköpfe 121 zum
Ermitteln von Abständen
zur Oberfläche
des Meßobjekts 2 umfänglich angeordnet
sind, wobei die Gesamtanordnung vertikal beweglich eingerichtet
ist, ein Führungselement 102 zum
Führen
der vertikalen Bewegung des Meßrings 120 und
einen Antriebsmechanismus 103 zum Bewegen dieses Meßrings 120 aufweist. Bei
dieser dreidimensionalen Formmeßvorrichtung
wird das Meßobjekt 2 in
der Art des menschlichen Körpers im
Meßring 120 angeordnet,
der Meßring 120 beim
Betrieb der Erfassungsköpfe 121 nach
oben und nach unten bewegt, werden Abstandsdaten jedes Erfassungskopfs 121 an
jeder vertikalen Position des Meßrings 120 gesammelt
und die Daten verarbeitet, wodurch die dreidimensionale Form der
Oberfläche
des Meßobjekts 2 gemessen
wird. Weil das Gewicht des Meßrings 120 so
groß ist,
benötigt
diese dreidimensionale Formmeßvorrichtung
wegen ihrer Trägheit
einige Zeit, bevor die Bewegungsgeschwindigkeit gleichmäßig wird.
Um während
dieses Zeitraums auch genaue Formmessungen auszuführen, werden
die Positionen des Meßrings 120 erfaßt, und
die Betriebszeit des Meßrings 120 wird
mit derjenigen der Erfassungsköpfe 121 abgestimmt,
wodurch die Form des Meßobjekts 2 genau
gemessen werden soll.A conventional, known three-dimensional shape measuring device is described in Japanese Patent Publication Hei 5-71882. This three-dimensional shape measuring device is, as in the 13A and 13B is shown so constructed that it has a distance measuring ring 120 , in which several detection heads 121 for determining distances to the surface of the measurement object 2 are arranged circumferentially, the overall arrangement being arranged to be vertically movable, a guide element 102 to guide the vertical movement of the measuring ring 120 and a drive mechanism 103 to move this measuring ring 120 having. In this three-dimensional shape measuring device, the object to be measured 2 in the way of the human body in the measuring ring 120 arranged, the measuring ring 120 when operating the detection heads 121 Moved up and down, distance data of each detection head 121 at every vertical position of the measuring ring 120 collected and the data processed, creating the three-dimensional shape of the surface of the measurement object 2 is measured. Because the weight of the measuring ring 120 is so large, this three-dimensional shape measuring device takes some time because of its inertia before the speed of movement becomes uniform. In order to also carry out exact shape measurements during this period, the positions of the measuring ring 120 detected, and the operating time of the measuring ring 120 with that of the acquisition heads 121 matched, creating the shape of the measurement object 2 should be measured precisely.
Diese herkömmliche dreidimensionale Formmeßvorrichtung
weist jedoch verschiedene nachstehend angeführte Probleme auf.This conventional three-dimensional shape measuring device
however, has several problems listed below.
Erstens ist eine große Anzahl
von Erfassungsköpfen 121 zum
genauen Messen der Oberflächenform des
Meßobjekts
erforderlich, wodurch die Kosten erhöht werden. Weiterhin müssen sie
genau in Richtung auf einen vorgegebenen Punkt (zur Mitte hin) angeordnet
werden, wodurch das Einstellen schwierig wird. Hierfür war nach
der Installation eine lange dauernde Einstellung durch einen Techniker
erforderlich, wodurch die Einrichtungskosten zunahmen.First is a large number of capture heads 121 required for accurate measurement of the surface shape of the measurement object, which increases the cost. Furthermore, they have to be arranged exactly in the direction of a predetermined point (towards the center), which makes adjustment difficult. This required a long period of adjustment by a technician after installation, which increased setup costs.
Zweitens werden, wenn die Oberfläche des
Meßobjekts 2 Vorsprünge und
Einsenkungen aufweist, beispielsweise wenn das Meßobjekt
der menschliche Körper
ist, Abschnitte unter der Achselhöhle und dem Schritt zwischen
den Beinen, die vertiefte Abschnitte sind, durch die anderen Teile
des Meßobjekts
selbst, beispielsweise durch den Arm oder den Oberschenkel, unterbrochen,
weil jeder Erfassungskopf 121 (Abstandssensor), der in
dem Meßring 120 eingerichtet
ist, auf die Mitte des Meßrings 120 ausgerichtet
ist, wodurch keine genaue Messung der Form der vorstehenden oder
eingesenkten Abschnitte möglich
ist.Second, if the surface of the target 2 Has protrusions and depressions, for example when the measurement object is the human body, sections under the armpit and the step between the legs, which are recessed sections, interrupted by the other parts of the measurement object itself, for example by the arm or thigh, because everyone sensing head 121 (Distance sensor) in the measuring ring 120 is set up on the center of the measuring ring 120 is aligned, whereby an accurate measurement of the shape of the protruding or recessed sections is not possible.
Drittens könnte, wenn das Meßobjekt
ein hohes Gewicht aufweist, wie es beispielsweise beim menschlichen
Körper
der Fall ist, und wenn sich das Meßobjekt in der Meßvorrichtung
befindet, ein Fall auftreten, in dem die Vorrichtung durch das Gewicht
des Meßobjekts
geringfügig
verzerrt wird. In diesem Fall tritt eine Abweichung zwischen den
relativen Positionen des Meßrings
und des Meßobjekts
auf, wodurch keine genaue Messung ermöglicht wird. Zum Lösen eines
solchen Problems ist es vorstellbar, die Vorrichtung mit einer Struktur
erhöhter
Steifigkeit aufzubauen, indem der Rahmen der Vorrichtung verstärkt wird.
Diese Struktur erhöht
jedoch das Gewicht der Gesamtvorrichtung erheblich, wodurch die Arbeiten
zur Montage und Installation der Vorrichtung erschwert werden und
die Handhabbarkeit beeinträchtigt
wird. Zusätzlich
kann die Vorrichtung nur an Orten installiert werden, bei denen
der Boden das Gewicht trägt,
und die Installationsorte sind demgemäß begrenzt. Weiterhin werden
hierdurch die Teilekosten der Vorrichtung erhöht.Third, if the measurement object
has a high weight, as is the case, for example, with humans
body
is the case and if the measurement object is in the measuring device
is a case in which the device by weight
of the measurement object
slight
is distorted. In this case there is a discrepancy between the
relative positions of the measuring ring
and the measurement object
, which does not allow an accurate measurement. To solve one
Such problem, it is conceivable to provide the device with a structure
increased
Build stiffness by reinforcing the frame of the device.
This structure increases
however, the weight of the overall device is significant, making the work
for assembly and installation of the device are difficult and
handling is impaired
becomes. additionally
the device can only be installed in places where
the floor carries the weight
and the installation locations are limited accordingly. Continue to be
this increases the part cost of the device.
Viertens ist die Messung auf Objekte
beschränkt,
die kleiner als der Bewegungsbereich des Meßrings sind. Wenn das Meßobjekt
insbesondere ein großes
Objekt ist, das höher
als der Bewegungsbereich des Meßrings
ist, kann die Form des Meßobjekts
natürlich
nur im Bewegungsbereich des Meßrings
gemessen werden. Insbesondere gibt es Fälle, in denen die Formen der
oberen und unteren Teile des Meßobjekts
nicht gemessen werden können.Fourth is the measurement on objects
limited,
which are smaller than the range of movement of the measuring ring. If the measurement object
especially a big one
Object is the higher
than the range of motion of the measuring ring
is the shape of the measurement object
Naturally
only in the range of movement of the measuring ring
be measured. In particular, there are cases where the forms of
upper and lower parts of the measurement object
cannot be measured.
Fünftens
wird die Messung ungültig
gemacht, und das Meßobjekt
kann den Meßring
berühren,
wodurch dieser beschädigt
oder zerbrochen werden könnte,
falls sich das zur Messung in die Vorrichtung eingesetzte Meßobjekt
während
der Messung bewegt.Fifth
the measurement becomes invalid
made, and the measurement object
can the measuring ring
touch,
whereby this is damaged
or could be broken
if the measurement object used for measurement in the device
while
the measurement moves.
Weil der Meßring sechstens schwer ist,
muß ein
großer
Motor als eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Meßrings montiert
werden, wodurch das Gewicht der Gesamtvorrichtung weiter erhöht wird
und auch die zum Betrieb des Motors notwendige Leistung erhöht wird.Sixth, because the measuring ring is heavy,
has to be
greater
Motor mounted as a drive device for driving the measuring ring
be, whereby the weight of the overall device is further increased
and the power required to operate the engine is also increased.
Andere Beispiele einer bekannten
Meßvorrichtung
sind in der britischen Patentanmeldung GB-A-2 069 690 und in der
europäischen
Patentanmeldung EP-A-0 305 107 dargestellt.Other examples of a known one
measuring device
are in British patent application GB-A-2 069 690 and in
European
Patent application EP-A-0 305 107 shown.
Die vorliegende Erfindung soll die
vorstehenden Probleme lösen.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine dreidimensionale
Form mit einer geringen Anzahl von Sensoren sicher zu messen. Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine dreidimensionale
Formmeßvorrichtung
bereitzustellen, die in der Lage ist, auch die Form der Abschnitte
unter der Achselhöhle
und dem Schritt zwischen den Beinen sicher zu messen, wenn das Meßobjekt
der menschliche Körper
ist. Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine leichtgewichtige Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage
ist, ein schweres Objekt zu messen. Eine vierte Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die in
der Lage ist, ein Meßobjekt großen Umfangs
sicher zu messen. Eine fünfte
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
bereitzustellen, die den Schutz des Sensors und die Sicherheit des
Meßobjekts
gewährleistet. Schließlich besteht
eine sechste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Betriebsleistung
der Vorrichtung zu verringern.The present invention is intended to
solve the above problems.
A first object of the present invention is to provide a
To provide a device capable of a three-dimensional
Shape can be measured safely with a small number of sensors. A
second object of the present invention is a three-dimensional
shape measuring apparatus
provide that is able to also shape the sections
under the armpit
and measure the step between the legs safely when the measurement object
the human body
is. A third object of the present invention is
to provide a lightweight device that is capable of
is to measure a heavy object. A fourth task of the present
Invention is to provide an apparatus which is in
capable of a large-scale measurement object
to measure safely. A fifth
The object of the present invention is a device
To provide the protection of the sensor and the safety of the
the device under test
guaranteed. Finally there is
a sixth object of the present invention is operational performance
to reduce the device.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Eine dreidimensionale Formmeßvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine dreidimensionale Abtastvorrichtung zum berührungslosen
Ermitteln der dreidimensionalen Form eines in einem Meßraum plazierten
Objekts, umfassend: einen beweglichen Rahmen, der so um den Meßraum herum
angeordnet ist, daß er
eine durch den Mittelpunkt des Meßraums verlaufende vorgegebene
Achse umfängt,
wobei der bewegliche Rahmen in Richtung der vorgegebenen Achse bewegbar
angebracht ist, mehrere entlang einer Umfangsrichtung an dem beweglichen
Rahmen angeordnete Sensoren zum Messen von Abständen zu Oberflächen verschiedener
Bereiche des Objekts, wobei jeder der Sensoren die Entfernungen
zu den Oberflächen
der verschiedenen Bereiche des Objekts mißt, indem er von dem Objekt
gestreutes oder reflektiertes Licht erfaßt, einen Antriebsmechanismus
zum Bewegen des beweglichen Rahmens in Richtung der vorgegebenen
Achse, und einen Positionsgeber zum Erfassen und Ausgeben der Position
des beweglichen Rahmens in Richtung der Achse, und eine Auswertungsvorrichtung
zum Berechnen von Daten der Entfernung jedes der Sensoren von einer
Oberfläche
des Objekts an jeder Bewegungsposition des beweglichen Rahmens aufgrund
der Ausgaben jedes der Sensoren und des Positionsgebers und zum
Auswerten der dreidimensionalen Form der Oberfläche des Objekts aufgrund der Entfernungsdaten,
dadurch gekennzeichnet, daß sich
die optischen Achsen der Sensoren in einem vom Mittelpunkt des Meßraums in
Richtung der vorgegebenen Achse verschiedenen Punkt innerhalb des
Meßraums
schneiden.A three-dimensional shape measuring device
according to the present
Invention is a three-dimensional contactless scanning device
Determine the three-dimensional shape of one placed in a measuring room
Object, comprising: a movable frame that so around the measurement space
is arranged that he
a predetermined one running through the center of the measuring space
Axis embraces,
the movable frame being movable in the direction of the predetermined axis
is attached, several along a circumferential direction on the movable
Frame-arranged sensors for measuring distances to surfaces of different
Areas of the object, with each of the sensors measuring the distances
to the surfaces
of the various areas of the object by measuring from the object
scattered or reflected light detects a drive mechanism
to move the movable frame in the direction of the predetermined
Axis, and a position encoder for detecting and outputting the position
of the movable frame in the direction of the axis, and an evaluation device
to calculate data of the distance of each of the sensors from one
surface
of the object due to each moving position of the movable frame
the outputs of each of the sensors and the position transmitter and for
Evaluating the three-dimensional shape of the surface of the object based on the distance data,
characterized in that
the optical axes of the sensors in one from the center of the measuring space in
Direction of the given axis different point within the
measuring chamber
to cut.
Bei dieser Vorrichtung wird das Meßobjekt
im Meßraum
plaziert, und die Abstände
zwischen der Oberfläche
des Meßobjekts
und den Sensoren werden durch die mehreren Sensoren gemessen, die
an dem beweglichen Rahmen angeordnet sind, während der bewegliche Rahmen
in Richtung der vorgegebenen Achse bewegt wird. Diese Sensoren sind
in den vorgegebenen Bereichen auf entgegengesetzten Seiten zum Meßraum konzentriert
angeordnet. Dementsprechend sind die auf einer Seite angeordneten
Sensoren entgegengesetzt zu den auf der anderen Seite angeordneten
Sensoren eingerichtet. In dem Fall, in dem die Oberfläche des
Meßobjekts
Vorsprünge
und Einsenkungen aufweist, wird die Messung so ausgeführt, daß die Vorsprünge und
Einsenkungen aufweisende Oberfläche
einem Sensor entgegengesetzt angeordnet ist, wodurch eine sichere
Abstandsmessung der Vorsprünge
und Einsenkungen aufweisenden Oberfläche erreicht wird. Während der
Abstandsmessung durch die Sensoren werden auch die Positionen des
beweglichen Rahmens bei der Abstandsmessung durch die Positionserfassungseinrichtung
gemessen. Positionsdaten, welche dreidimensionale Koordinaten der
Positionen der jeweiligen Sensoren bei der Abstandsmessung angeben,
werden anhand der Positionen des beweglichen Rahmens erhalten. Anhand
dieser Positionsdaten und der Abstandsdaten zwischen den Sensoren
und der Oberfläche
des Meßobjekts,
die bei der Bewegung des beweglichen Rahmens ermittelt werden, werden
dann die Positionsdaten erhalten, welche die dreidimensionalen Koordinaten von
Positionen der Oberfläche
des Meßobjekts
im Meßraum
angeben. Der Satz dieser Positionsdaten besteht aus dreidimensionalen
Daten, welche die Form der Oberfläche des Meßobjekts angeben. Die dreidimensionale
Form der Oberfläche
des Vorsprünge
und Einsenkungen aufweisenden Objekts kann auf diese Weise genau gemessen
werden.In this device, the measurement object
in the measuring room
placed, and the distances
between the surface
of the measurement object
and the sensors are measured by the multiple sensors that
are arranged on the movable frame while the movable frame
is moved in the direction of the predetermined axis. These sensors are
concentrated in the specified areas on opposite sides of the measuring room
arranged. Accordingly, they are arranged on one side
Sensors opposite to those on the other side
Sensors set up. In the case where the surface of the
the device under test
projections
and depressions, the measurement is carried out so that the projections and
Countersunk surface
is arranged opposite to a sensor, making a safe
Distance measurement of the protrusions
and depressed surface is achieved. During the
Distance measurement by the sensors are also the positions of the
movable frame in the distance measurement by the position detection device
measured. Position data, which three-dimensional coordinates of the
Specify the positions of the respective sensors when measuring the distance,
are obtained from the positions of the movable frame. Based
this position data and the distance data between the sensors
and the surface
the measurement object,
which are determined during the movement of the movable frame
then get the position data which is the three-dimensional coordinates of
Positions of the surface
of the measurement object
in the measuring room
specify. The set of this position data consists of three-dimensional
Data indicating the shape of the surface of the measurement object. The three-dimensional
Shape of the surface
of the projection
and depressed object can be measured accurately in this way
become.
Weil gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Vorrichtung so eingerichtet ist,
daß die
Orientierungen der Sensoren so verschieden sind, daß verhindert
wird, daß alle
Sensoren auf einen spezifischen Punkt im Meßraum gerichtet werden (oder
auf eine spezifische gerade Linie parallel zur vorstehenden Achsenrichtung,
auf der die Sensoren an verschiedenen Positionen in Achsenrichtung
positioniert sind), kann, selbst dann, wenn die Oberfläche des
Meßobjekts
Vorsprünge
und Einsenkungen aufweist, die Abstandsmessung für die Vorsprünge oder
Einsenkungen aufweisende Oberfläche
durch Plazieren des Meßobjekts,
so daß die
Vorsprünge
oder Einsenkungen aufweisende Oberfläche auf einen Sensor gerichtet
ist, wie gemäß der vorstehend
beschriebenen Vorrichtung sicher ausgeführt werden. Die dreidimensionale
Form der Oberfläche
des Objekts kann in diesem Fall auch genau gemessen werden.Because, according to one embodiment of the present invention, the device is arranged so that the orientations of the sensors are so different that it is prevented that all sensors are directed to a specific point in the measuring space (or to a specific straight line parallel to the above axis direction) which the sensors are positioned at different positions in the axial direction), even if the surface of the measurement object has projections and depressions, the distance measurement for the surface having projections or depressions can be carried out by placing the measurement object so that the surface having projections or depressions a sensor is directed, as can be carried out safely according to the device described above. The three-dimensional shape of the In this case, the surface of the object can also be measured precisely.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung so angeordnet werden,
daß die
Sensoren Abstände
zum Meßobjekt
durch Triangulierung erfassen, wobei jeder Sensor einen Lichtprojektionsabschnitt
zum Projizieren von Licht auf das Meßobjekt und einen Lichtempfangsabschnitt,
der in einem vorgegebenen Abstand vom Lichtprojektionsabschnitt
angeordnet ist, zum Empfangen des von dem Meßobjekt gestreuten oder reflektierten
Lichts aufweist, wobei der Lichtprojektionsabschnitt das Ablenken
von Licht innerhalb eines vorgegebenen Winkels senkrecht zur Achsenrichtung
bewirkt.According to one embodiment
In the present invention, the device can be arranged
that the
Sensors distances
to the measurement object
by triangulation, each sensor having a light projecting section
for projecting light onto the measurement object and a light receiving section,
which is at a predetermined distance from the light projecting section
is arranged to receive the scattered or reflected by the measurement object
Has light, the light projecting portion deflecting
of light within a given angle perpendicular to the axis direction
causes.
Diese Anordnung bewirkt, daß das vom
Lichtprojektionsabschnitt projizierte Licht an der Oberfläche des
Meßobjekts
unregelmäßig reflektiert
(gestreut) wird und ein Teil des reflektierten Lichts auf den Lichtempfangsabschnitt
fällt,
der im vorgegebenen Abstand vom Lichtprojektionsabschnitt angeordnet
ist. Eine Dreiecksform wird durch Wege des vom Lichtprojektionsabschnitt über die
Oberfläche
des Meßobjekts
zum Lichtempfangsabschnitt laufenden Lichts gebildet, und die Dreiecksform
unterscheidet sich abhängig
von der Position des Meßobjekts.
Daher unterscheidet sich der Einfallswinkel oder die Einfallsposition
des in den Lichtempfangsabschnitt eintretenden Lichts, wodurch der
Abstand zur Oberfläche
des Meßobjekts
durch Triangulierung erhalten werden kann. Weiterhin ermöglicht das
Ablenken von Licht senkrecht zur Achsenrichtung, daß ein Sensor
Abstandsdaten entsprechend mehreren verschiedenen Oberflächenpositionen
des Meßobjekts mißt. Es wird
dadurch insbesondere eine genaue Messung durch eine kleine Anzahl
von Sensoren ermöglicht, wodurch
das Einstellen vereinfacht wird und die Herstellungskosten und die
Einstellungskosten oder dergleichen bei der Installation verringert
werden.This arrangement causes the dated
Light projection section projected light on the surface of the
the device under test
irregularly reflected
(scattered) and part of the reflected light onto the light receiving section
falls
which is arranged at a predetermined distance from the light projection section
is. A triangular shape is formed by moving the light projection section over the
surface
of the measurement object
light running to the light receiving section is formed, and the triangular shape
differs depending
from the position of the measurement object.
Therefore, the angle of incidence or the position of incidence differs
of the light entering the light receiving section, whereby the
Distance to the surface
of the measurement object
can be obtained by triangulation. This also enables
Deflect light perpendicular to the axis direction that a sensor
Distance data corresponding to several different surface positions
of the measurement object. It will
thereby, in particular, an accurate measurement using a small number
enabled by sensors, thereby
the adjustment is simplified and the manufacturing cost and the
Setup costs or the like are reduced during installation
become.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung auch so angeordnet werden,
daß die
Abtastzentren der jeweiligen Lichtprojektionsabschnitte in den nebeneinander
auf derselben Seite des beweglichen Rahmens angeordneten Sensoren
einander ferner von den Sensoren als im Zentrum des Meßraums schneiden.According to one embodiment
According to the present invention, the device can also be arranged
that the
Scanning centers of the respective light projection sections in the side by side
sensors located on the same side of the movable frame
intersect each other further from the sensors than in the center of the measurement room.
Weil bei dieser Anordnung jeder Sensor
entgegengesetzt zum gegenüberliegenden
Sensor angeordnet wird, wird die Messung in dem Fall, in dem die
Oberfläche
des Meßobjekts
Vorsprünge
und Einsenkungen aufweist, ausgeführt, wobei die Vorsprünge oder
Einsenkungen aufweisende Oberfläche
auf einen der Sensoren gerichtet ist, wodurch das Einfallen von
Licht vom Lichtprojektionsabschnitt auf die Einsenkungen aufweisende
Oberfläche
weiter erleichtert wird und es leichter wird, daß der Lichtempfangsabschnitt
das gestreute Licht empfängt.
Daher kann die Messung, beispielsweise für die Formen der Abschnitte
unter der Achselhöhle und
dem Schritt des menschlichen Körpers,
zuverlässig
ausgeführt
werden.Because with this arrangement every sensor
opposite to the opposite
Sensor is arranged, the measurement in the case where the
surface
of the measurement object
projections
and has depressions, the projections or
Countersunk surface
is aimed at one of the sensors, causing the incidence of
Light from the light projection section onto the depressions
surface
is further facilitated and it becomes easier for the light receiving section
which receives scattered light.
Therefore, the measurement, for example for the shapes of the sections
under the armpit and
the step of the human body,
reliable
accomplished
become.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung so angeordnet werden,
daß der
Lichtempfangsabschnitt jedes Sensors in einem vorgegebenen Abstand
in Achsenrichtung von den Lichtprojektionsabschnitten der anderen
entgegengesetzten Sensoren angeordnet wird. Diese Anordnung verhindert
selbst in dem Fall, in dem das Meßobjekt den Raum zwischen dem
Lichtempfangsabschnitt jedes Sensors und den Lichtprojektionsabschnitten
der dazu entgegengesetzten Sensoren nicht unterbricht, daß das Bestrahlungslicht
von den Lichtprojektionsabschnitten direkt in die Lichtempfangsabschnitte
der jeweiligen Sensoren eintritt. Auf diese Weise kann eine sehr
genaue Messung bei einem geringeren Rauschen erreicht werden.According to one embodiment
In the present invention, the device can be arranged
that the
Light receiving section of each sensor at a predetermined distance
in the axial direction from the light projection portions of the others
opposite sensors is arranged. This arrangement prevents
even in the case where the measurement object occupies the space between the
Light receiving section of each sensor and the light projecting sections
the opposite sensors do not interrupt the irradiation light
from the light projecting sections directly into the light receiving sections
of the respective sensors occurs. That way a very
accurate measurement can be achieved with less noise.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann der bewegliche Rahmen U-förmig oder
hufeisenförmig
sein. In diesem Fall ist eine Seite des beweglichen Rahmens offen,
und der Öffnungsabschnitt
kann zum Einbringen des Meßobjekts
oder dergleichen verwendet werden.According to one embodiment
In the present invention, the movable frame can be U-shaped or
horseshoe
his. In this case, one side of the movable frame is open,
and the opening section
can be used to insert the test object
or the like can be used.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung weiter einen Aufnahmetisch
aufweisen, auf dem das Meßobjekt
im Meßraum
plaziert wird. Diese Einrichtung ermöglicht die Messung bis hinab
zum untersten Teil des Meßobjekts.
Die abnehmbare Einrichtung dieses Aufnahmetisches ermöglicht eine
sichere Messung der ganzen dreidimensionalen Form selbst eines großen Meßobjekts.According to one embodiment
According to the present invention, the device can further include a shooting table
have on which the measurement object
in the measuring room
is placed. This device allows the measurement down to
to the lowest part of the measurement object.
The removable device of this shooting table enables one
reliable measurement of the entire three-dimensional shape, even of a large measurement object.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung weiter eine Innenwandabdeckung
zum Trennen des Meßraums
von einem Bewegungsraum des beweglichen Rahmens aufweisen. Diese
Einrichtung trennt sicher den Meßraum vom Bewegungsraum des
beweglichen Rahmens, wodurch eine sichere Messung gewährleistet
wird.According to one embodiment
In the present invention, the device can further include an inner wall cover
to separate the measuring room
of a space of movement of the movable frame. This
The device safely separates the measuring area from the movement area of the
movable frame, which ensures a safe measurement
becomes.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung weiter eine Innenwandabdeckung
zum Trennen des Meßraums
vom Bewegungsraum des beweglichen Rahmens aufweisen, wobei die Innenwandabdeckung
Fenster zum Durchlassen von Licht in Abschnitte zwischen den Sensoren
und dem Meßobjekt
aufweist. Diese Einrichtung trennt sicher den Meßraum vom Bewegungsraum des
beweglichen Rahmens und verhindert, daß in den Sensor eintretendes
bzw. aus diesem austretendes Licht unterbrochen wird. Demgemäß gewährleistet
die Einrichtung eine sichere und gewisse Messung.According to one embodiment
In the present invention, the device can further include an inner wall cover
to separate the measuring room
from the movement space of the movable frame, the inner wall cover
Windows for passing light into sections between the sensors
and the measurement object
having. This device safely separates the measuring space from the movement space of the
movable frame and prevents entering the sensor
or is interrupted from this emerging light. Guaranteed accordingly
establishing a safe and certain measurement.
Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung so eingerichtet
werden, daß die
Achsenrichtung im wesentlichen die Richtung der Schwerkraft ist,
und die dreidimensionale Formmeßvorrichtung
weiter ein oberhalb des Meßraums
angeordnetes drehbares Element sowie ein flexibles, längliches
Bauteil aufweist, das an einem Ende mit dem beweglichen Rahmen und
am anderen Ende mit einem Gegengewicht mit im wesentlichen demselben
Gewicht wie der bewegliche Rahmen verbunden ist, wobei das flexible,
längliche
Bauteil um das drehbare Element gehakt ist, wobei der Antriebsmechanismus
das drehbare Element dreht, um das flexible, längliche Bauteil und damit den
beweglichen Rahmen zu bewegen.According to one embodiment of the present invention, the device can be set up in such a way that the axis direction is essentially the direction of gravity, and the three-dimensional shape measuring device further comprises a rotatable element arranged above the measuring space and a flexible, elongated component which is connected at one end to the movable frame and connected at the other end to a counterweight with substantially the same weight as the movable frame, the flexible elongate member is hooked around the rotatable member, the drive mechanism rotating the rotatable member to move the flexible elongate member and thus the movable frame.
Diese Einrichtung gleicht den beweglichen
Rahmen im wesentlichen mit dem Gegengewicht aus, das mit dem flexiblen,
länglichen
Bauteil verbunden ist, wodurch die zum Drehen des drehbaren Elements
für das Bewegen
des beweglichen Rahmens erforderliche Kraft verringert ist. Hierdurch
ist die Bewegungswirksamkeit des beweglichen Rahmens erhöht und der
Leistungsverbrauch der Vorrichtung verringert.This device is similar to the movable one
Frame essentially with the counterweight, which with the flexible,
elongated
Component is connected, which is used to rotate the rotatable element
for moving
required force of the movable frame is reduced. hereby
the movability of the movable frame is increased and the
Device power consumption reduced.
Die vorliegende Erfindung läßt sich
vollständiger
anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung und der anliegenden
Zeichnung verstehen, wobei diese nur der Erläuterung dienen und nicht als
die vorliegende Erfindung einschränkend anzusehen sind.The present invention can be
complete
based on the detailed description below and the attached
Understand drawing, these are only for explanation and not as
the present invention should be viewed in a restrictive manner.
Der weitere Anwendungsbereich der
vorliegenden Erfindung wird anhand der nachstehenden detaillierten
Beschreibung verständlich
werden. Es ist jedoch zu verstehen, daß die detaillierte Beschreibung
und spezifische Beispiele, wenngleich sie bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung angeben, nur der Erläuterung dienen, weil verschiedene Änderungen
und Modifikationen, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung
liegen, Fachleuten anhand dieser detaillierten Beschreibung verständlich werden.The wider scope of the
The present invention will be detailed based on the following
Description understandable
become. However, it is to be understood that the detailed description
and specific examples, although they are preferred embodiments
specify the invention, serve only for explanation because of various changes
and modifications that are within the scope of the invention
be understood by those skilled in the art from this detailed description.
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGSUMMARY
THE DRAWING
1 ist
eine schematische Gesamtansicht einer dreidimensionalen Formmeßvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, 1 4 is an overall schematic view of a three-dimensional shape measuring device according to an embodiment of the present invention;
2 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie II- II aus 1, 2 Fig. 12 is a sectional view taken along a line II-II 1 .
3 ist
eine schematische, perspektivische Ansicht, in der die Anordnung
des Sensors in der Vorrichtung aus 1 dargestellt
ist, 3 is a schematic perspective view showing the arrangement of the sensor in the device 1 is shown
4 ist
eine erklärende
Darstellung des Meßprinzips
des Sensors aus 3, 4 is an explanatory illustration of the measuring principle of the sensor 3 .
5 ist
eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Lichtempfangselements
des 2 zugeordneten Sensors, 5 is an illustration of another embodiment of a light receiving element of the 2 assigned sensor,
6 ist
eine schematische, seitliche Schnittansicht der dreidimensionalen
Formmeßvorrichtung
aus 1, 6 is a schematic, side sectional view of the three-dimensional shape measuring device from 1 .
7 ist
eine erklärende
Darstellung eines Verarbeitungssystems der dreidimensionalen Formmeßvorrichtung
aus 1, 7 Fig. 11 is an explanatory diagram of a processing system of the three-dimensional shape measuring device 1 .
8 ist
ein Blockdiagramm einer Steuertafel und ihrer Peripherievorrichtungen
in der Vorrichtung aus 1, 8th Fig. 12 is a block diagram of a control panel and its peripheral devices in the device 1 .
die 9 bis 11 sind Darstellungen mehrerer
Beispiele bevorzugter Orte von Sensoren in der dreidimensionalen
Vorrichtung aus 1, wobei
die jeweiligen Figuren Beispiele zeigen, bei denen die Anzahl der Sensoren 6, 4, 5 oder 8 ist,the 9 to 11 are illustrations of several examples of preferred locations from sensors in the three-dimensional device 1 , the respective figures showing examples in which the number of sensors 6 . 4 . 5 or 8th is
12 ist
eine Darstellung eines nicht bevorzugten Anordnungsbeispiels, wobei
zum Vergleich mit den Beispielen aus den 9 bis 11 vier
Sensoren in der dreidimensionalen Vorrichtung aus 1 angeordnet sind, und 12 Fig. 3 is an illustration of a non-preferred layout example, for comparison with the examples of Figs 9 to 11 four sensors in the three-dimensional device 1 are arranged, and
die 13A und 13B sind strukturelle Darstellungen
der herkömmlichen
dreidimensionalen Formmeßvorrichtung.the 13A and 13B are structural representations of the conventional three-dimensional shape measuring device.
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION
OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Ausführungsformen der dreidimensionalen
Formmeßvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden anhand der anliegenden Zeichnung beschrieben. In
der Zeichnung sind die gleichen Elemente mit den gleichen Symbolen
bezeichnet, und es wird auf eine redundante Beschreibung verzichtet.
Es sei auch bemerkt, daß die
Abmessungen und Verhältnisse
der Zeichnung nicht immer mit jenen in der Beschreibung übereinstimmen.Embodiments of the three-dimensional
shape measuring apparatus
according to the present
Invention will be described with reference to the accompanying drawings. In
The drawing shows the same elements with the same symbols
referred to, and redundant description is omitted.
It should also be noted that the
Dimensions and ratios
of the drawing do not always match those in the description.
1 ist
eine schematische Gesamtansicht der dreidimensionalen Formmeßvorrichtung 1 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 2 ist
eine horizontale Schnittansicht der dreidimensionalen Formmeßvorrichtung 1.
Wie in 1 dargestellt
ist, ist die dreidimensionale Formmeßvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
eine Vorrichtung zum Messen der Form des menschlichen Körpers (der
Kontur des Körpers,
einer Teilkonfiguration des Körpers
usw.), wenn der menschliche Körper 2 ein
Meßobjekt
ist. Innerhalb der Vorrichtung befindet sich ein Meßraum 11,
und ein beweglicher Rahmen 3 ist entlang dem Meßraum 11 vertikal
beweglich angeordnet. Der bewegliche Rahmen 3 dient dem
schrittweisen Messen der Form des menschlichen Körpers 2 entlang der
vertikalen Richtung, und mehrere Sensoren 4 sind daran entlang
der Umfangsrichtung des beweglichen Rahmens 3 eingerichtet.
Die Form dieses beweglichen Rahmens 3 kann den Meßraum 11 umgeben,
der beispielsweise hufeisenförmig
ist, wie in 2 dargestellt
ist. Wenn der bewegliche Rahmen 3 insbesondere hufeisenförmig ausgebildet
ist, um einen Ausschnitt 31 in einem Teil des beweglichen
Rahmens 3 zu bilden, kann ein Mensch, trotz der den Meßraum 11 umgebenden Form,
immer in den Meßraum 11 eintreten
oder aus diesem austreten, wo sich der bewegliche Rahmen 3 auch befindet. 1 is an overall schematic view of the three-dimensional shape measuring device 1 according to an embodiment of the present invention, and 2 Fig. 10 is a horizontal sectional view of the three-dimensional shape measuring device 1 , As in 1 is shown, the three-dimensional shape measuring device 1 according to the present embodiment, a device for measuring the shape of the human body (the contour of the body, a partial configuration of the body, etc.) when the human body 2 is a measurement object. A measuring room is located within the device 11 , and a movable frame 3 is along the measurement room 11 arranged vertically movable. The moving frame 3 is used to gradually measure the shape of the human body 2 along the vertical direction, and multiple sensors 4 are attached to it along the circumferential direction of the movable frame 3 set up. The shape of this movable frame 3 can the measuring room 11 surrounded, which is for example horseshoe-shaped, as in 2 is shown. If the moving frame 3 is designed in particular horseshoe-shaped around a cutout 31 in part of the movable frame 3 can form a person, despite the measuring room 11 surrounding form, always in the measuring room 11 enter or exit from where the moving frame is 3 also located.
Die Sensoren 4 dienen dem
Erfassen von Abständen
zum menschlichen Körper 2,
der sich im Meßraum 11 befindet,
und sie sind so positioniert, daß sie Abstände zu verschiedenen Positionen
an der Oberfläche
entlang verschiedenen Richtungen zum menschlichen Körper 2 erfassen
können.
In 2 ist der bewegliche
Rahmen 3 mit sechs Sensoren 41 bis 46 versehen, die Anzahl der festgelegten
Sensoren 4 kann jedoch auch sieben oder mehr oder fünf oder
weniger betragen, falls die Form über die gesamte Kontur des
menschlichen Körpers 2 gemessen
werden kann. Es ist jedoch klar, daß wenigstens drei Sensoren 4 für das genaue Messen
der Form der Gesamtkontur des menschlichen Körpers 2 erforderlich
sind und daß vorzugsweise
vier oder mehr Sensoren 4 angeordnet werden, um die Form
der Gesamtkontur sicher messen zu können.The sensors 4 are used to measure distances to the human body 2 which is in the measuring room 11 and are positioned so that they are spaced from different positions on the surface along different directions to the human body 2 can capture. In 2 is the moving frame 3 with six sensors 4 1 to 4 6 provided, the number of defined sensors 4 However, it can also be seven or more or five or less if the shape is over the entire contour of the human body 2 can be measured. However, it is clear that at least three sensors 4 for accurately measuring the shape of the overall contour of the human body 2 are required and that preferably four or more sensors 4 be arranged so that the shape of the overall contour can be measured safely.
Die Sensoren 4 sind in zwei
Sätze (41 bis 43 und 44 bis 46 )
eingeteilt, die jeweils drei Sensoren auf entgegengesetzten Seitenflächen des
hufeisenförmigen
beweglichen Rahmens 3 aufweisen. Die Einzelheiten der Orte
der Sensoren 4 werden nachstehend beschrieben, und der
Aufbau der einzelnen Sensoren wird zuerst beschrieben. Die Sensoren 4 können beispielsweise
reflektierende photoelektrische Sensoren zum Erfassen des Abstands
durch optische Triangulation sein.The sensors 4 are in two sentences ( 4 1 to 4 3 and 4 4 to 4 6 ) divided, the three sensors on opposite side surfaces of the horseshoe-shaped movable frame 3 exhibit. The details of the locations of the sensors 4 are described below, and the structure of each sensor is described first. The sensors 4 can be, for example, reflective photoelectric sensors for detecting the distance by optical triangulation.
Beispielsweise hat ein Sensor 4 einen
Lichtprojektionsabschnitt 45 und zwei Lichtempfangsabschnitte 46,
die sich oben und unten symmetrisch auf beiden Seiten des Lichtprojektionsabschnitts 45 befinden,
wie in 3 dargestellt
ist. Beim Lichtprojektionsabschnitt 45 befindet sich die
Lichtprojektionslinse 43 zum Ändern des Bestrahlungslichts
in paralleles Licht vor dem Lichtemissionsabschnitt 41,
und dieser Lichtemissionsabschnitt 41 weist mehrere lichtemittierende
Elemente 41b auf, die aus LED-Chips bestehen, welche in
horizontaler Richtung in einer Linie angeordnet sind. Diese lichtemittierenden
Elemente 41b werden so gesteuert, daß sie Licht geordnet ausstrahlen,
wobei die Strahlen 41a, die davon ausgestrahlt werden und
zum menschlichen Körper 2 laufen,
ein fächerförmiges Ablenken
durch die Lichtprojektionslinse 43 erfahren. Durch dieses
horizontale Ablenken der Strahlen 41a wird die Bestrahlungsfläche der
Strahlen 41a in einem Sensor 4, d. h. der Abstandserfassungsbereich
des Sensors 4, erweitert, wodurch ermöglicht wird, daß die Anzahl
der eingesetzten Sensoren 4 verringert wird.For example, has a sensor 4 a light projection section 45 and two light receiving sections 46 that are symmetrical above and below on both sides of the light projection section 45 located as in 3 is shown. At the light projection section 45 is the light projection lens 43 for changing the irradiation light to parallel light in front of the light emitting section 41 , and this light emission section 41 has several light emitting elements 41b on, which consist of LED chips, which are arranged in a horizontal direction in a line. These light emitting elements 41b are controlled so that they emit light in an orderly manner, the rays 41a that are broadcast from it and to the human body 2 run, a fan-shaped distraction through the light projection lens 43 Experienced. By this horizontal deflection of the rays 41a becomes the radiation area of the rays 41a in a sensor 4 , ie the distance detection range of the sensor 4 , expanded, which enables the number of sensors used 4 is reduced.
Andererseits weist jeder der Lichtempfangsabschnitte 46 ein
Lichtempfangselement 42 und eine davor angeordnete Lichtempfangslinse 44 auf,
um reflektiertes Licht zu empfangen und das Licht an der Oberfläche des
Lichtempfangselements 42 zu sammeln. Dieses Lichtempfangselement 42 ist
beispielsweise eine PSD (positionsempfindliche Vorrichtung). Insbesondere
weist das Lichtempfangselement 42 eine Lichtempfangsfläche 42a auf,
die aus einer Widerstandsschicht besteht und so aufgebaut ist, daß sie auf
beiden Seiten am oberen und am unteren Rand Elektroden 42b, 42c aufweist.
Dieses Lichtempfangselement 42 ist so angeordnet, daß wenn Licht
auf die Lichtempfangsfläche 42a fällt, an
einer Lichtempfangsposition ein Photostrom auftritt und dieser Photostrom
in zwei Ströme
aufgeteilt wird, welche zu den jeweiligen Elektroden 42b, 42c fließen. Bei
dieser Gelegenheit wird der Photostrom in zwei Ströme aufgeteilt,
die entsprechend den Widerständen
zwischen der Lichtempfangsposition und jeder Elektrode 42b, 42c zu
den jeweiligen Elektroden 42b, 42c fließen. Dementsprechend ändern sich
die Verhältnisse
der zu den jeweiligen Elektroden 42b, 42c fließenden elektrischen
Ströme
entsprechend den Lichtempfangspositionen des einfallenden Lichts
zum Lichtempfangselement, wodurch das Ermitteln der Lichtempfangsposition
ermöglicht
wird.On the other hand, each of the light receiving sections has 46 a light receiving element 42 and a light receiving lens arranged in front 44 to receive reflected light and the light on the surface of the light receiving element 42 to collect. This light receiving element 42 is, for example, a PSD (position sensitive device). In particular, the light receiving element has 42 a light receiving surface 42a on, which consists of a resistance layer and is constructed so that it electrodes on both sides at the top and bottom 42b . 42c having. This light receiving element 42 is arranged so that when light is on the light receiving surface 42a falls, a photocurrent occurs at a light receiving position and this photocurrent is divided into two currents, which go to the respective electrodes 42b . 42c flow. On this occasion, the photocurrent is divided into two currents, which correspond to the resistances between the light receiving position and each electrode 42b . 42c to the respective electrodes 42b . 42c flow. The ratios of the electrodes to the respective electrodes change accordingly 42b . 42c flowing electric currents corresponding to the light receiving positions of the incident light to the light receiving element, thereby making it possible to determine the light receiving position.
Der Lichtprojektionsabschnitt 45 und
der Lichtempfangsabschnitt 46 sind so angeordnet, daß die Zentren
ihrer optischen Achsen in Übereinstimmung
miteinander gelangen können.
Insbesondere sind der Lichtemissionsabschnitt 41 und die
Lichtempfangselemente 42 und die Lichtprojektionslinse 43 und
die Lichtempfangslinsen 44 jeweils parallel zueinander
angeordnet.The light projection section 45 and the light receiving section 46 are arranged so that the centers of their optical axes can coincide with each other. In particular, the light emission section 41 and the light receiving elements 42 and the light projection lens 43 and the light receiving lenses 44 arranged parallel to each other.
Nun wird das Meßprinzip dieses Sensors 4 kurz
beschrieben. 4 ist eine
Darstellung zur Veranschaulichung des Meßprinzips dieses Sensors. Das
vom LED-Chip 41a ausgesandte Licht läuft durch die Lichtprojektionslinse 43 und
wird von der Oberfläche
des menschlichen Körpers 2,
der das Meßobjekt
darstellt, unregelmäßig reflektiert,
und ein Teil davon wird von der Lichtempfangslinse 44 gesammelt,
so daß er
auf eine Lichtempfangsposition SP auf der Lichtempfangsfläche 42a des
Lichtempfangselements 42 einfällt. Hier sei L der Abstand
von der Lichtprojektionslinse 43 zum menschlichen Körper 2,
B eine Basislänge,
die ein Abstand zwischen den Zentren der optischen Achsen der Lichtprojektionslinse 43 und
der Lichtempfangslinse 44 ist, F die Brennweite der Lichtempfangslinse 44,
d. h. der Abstand zwischen der Lichtempfangslinse 44 und
dem Lichtempfangselement 42, C der Abstand zwischen den
Elektroden 42b und 42c und x1 der
Abstand der Lichtempfangsposition SP vom Zentrum der optischen Achse
der Lichtempfangslinse 44. Dann gilt die folgende Gleichung: x
1 = Bf/L (1)Now the measuring principle of this sensor 4 briefly described. 4 is a diagram for illustrating the measurement principle of this sensor. That from the LED chip 41a emitted light passes through the light projection lens 43 and is from the surface of the human body 2 , which is the measurement object, is irregularly reflected, and part of it is reflected by the light receiving lens 44 collected so that it points to a light receiving position SP on the light receiving surface 42a of the light receiving element 42 incident. Here L is the distance from the light projection lens 43 to the human body 2 , B is a base length which is a distance between the centers of the optical axes of the light projection lens 43 and the light receiving lens 44 , F is the focal length of the light receiving lens 44 , ie the distance between the light receiving lens 44 and the light receiving element 42 , C the distance between the electrodes 42b and 42c and x 1 the distance of the light receiving position SP from the center of the optical axis of the light receiving lens 44 , Then the following equation applies: x 1 = Bf / L (1)
Weiterhin sei I0 die
Summe der von den jeweiligen Elektroden 42b, 42c des
Lichtempfangselements 42 ausgegebenen Ströme IA, IB. Weil die ausgegebenen
Ströme
IA, IB umgekehrt
proportional zum Abstand zwischen der Lichtempfangsposition SP und
jeder Elektrode sind, können
die ausgegebenen Ströme
IA, IB durch die
folgenden Gleichungen ausgedrückt
werden, wobei X der Abstand zwischen der Lichtempfangsposition SP und
der Elektrode 42c ist.Furthermore, let I 0 be the sum of the electrodes 42b . 42c of the light receiving element 42 output currents I A , I B. Because the output currents I A , I B are inversely proportional to the distance between the light receiving position SP and each electrode, the output currents I A , I B can be expressed by the following equations, where X is the distance between the light receiving position SP and the electrode 42c is.
IA =
I0X/C IB = I0(C – X)/C (2)und X = x0 +
x1 (3)wobei
x0 der Abstand zwischen dem Zentrum der
optischen Achse der Lichtempfangslinse 44 und der Elektrode 42c ist.
Zum Beseitigen von X und x1 aus den Gleichungen
(1) bis (3) gilt die folgende Gleichung: I A = I 0 X / C I B = I 0 (C - X) / C (2) and X = x 0 + x 1 (3) where x 0 is the distance between the center of the optical axis of the light receiving lens 44 and the electrode 42c is. To remove X and x 1 from equations (1) to (3), the following equation applies:
Daher kann der Abstand L zum menschlichen
Körper 2 als
dem Meßobjekt
anhand der Ströme
IA und IB erhalten
werden.Therefore, the distance L to the human body 2 can be obtained as the measurement object based on the currents I A and I B.
Bei einer alternativen Anordnung
kann das Lichtempfangselement 42 eine zwei Segmente aufweisende
positionsempfindliche Vorrichtung sein, wie in 5 dargestellt ist. Bei dieser zwei Segmente
aufweisenden positionsempfindlichen Vorrichtung trennt eine Trennschicht 42d mit
einer vorgegebenen Kurvenform die Lichtempfangsfläche 42a isolierend
in zwei Lichtempfangsflächen 42e, 42f,
und jede so getrennte Lichtempfangsfläche ist demgemäß mit einer
Elektrode 42b, 42c versehen. Wenn in diesem Fall
zu den Elektroden 42b, 42c paralleles Spaltlicht
auf die Lichtempfangsfläche 42a fällt, werden
elektrische Ströme
entsprechend Flächen
auf den jeweiligen Seiten der Lichtempfangsflächen von den jeweiligen Elektroden
ausgegeben. Dementsprechend kann das Lichtempfangselement 42,
das, wie vorstehend beschrieben wurde, eine zum Abstand L proportionale
Ausgabe erhält,
durch Einstellen der Form dieser Kurve hergestellt werden.In an alternative arrangement, the light receiving element 42 a two-segment position sensitive device, as in 5 is shown. In this position sensitive device having two segments, a separating layer separates 42d with a given curve shape the light receiving surface 42a isolating in two light receiving areas 42e . 42f , and each separated light receiving surface is accordingly with an electrode 42b . 42c Mistake. If in this case to the electrodes 42b . 42c parallel slit light on the light receiving surface 42a falls, electric currents corresponding to areas on the respective sides of the light receiving areas are output from the respective electrodes. Accordingly, the light receiving element 42 which, as described above, obtains an output proportional to the distance L can be made by adjusting the shape of this curve.
Es sind die folgenden Bedingungen
von der Form des Trennabschnitts 42d des Lichtempfangselements 42 zu
erfüllen,
das in der Lage ist, die zum Abstand L proportionale lineare Ausgabe
zu erhalten: H(x) + W(x) + I = W
W(x) = ax/(x + b) (4) It is the following conditions of the shape of the partition section 42d of the light receiving element 42 able to obtain the linear output proportional to the distance L: H (x) + W (x) + I = W W (x) = ax / (x + b) (4)
Hierbei ist H(x) die Breite der lichtquellenseitigen
Lichtempfangsfläche
an der Position x von der Lichtquelle, W(x) die Breite der auf der
entgegengesetzten Seite angeordneten Lichtempfangsfläche, I die
Breite der Trennschicht und W die Breite der gesamten Lichtempfangsfläche, und
die Konstanten a und b erfüllen
die folgenden Bedingungen: a = Lf(W – l)/(Lf – Ln)
b = fB/Lf (5)wobei Lf und Ln Meßgrenzen
auf der Seite großen
Abstands bzw. der Seite geringen Abstands darstellen.Here, H (x) is the width of the light source-side light receiving surface at position x from the light source, W (x) the width of the light receiving surface arranged on the opposite side, I the width of the separating layer and W the width of the entire light receiving surface, and the constants a and b meet the following conditions: a = L f (W - l) / (L f - L n ) b = fB / L f (5) where L f and L n represent measurement limits on the long distance side and the short distance side, respectively.
Wie vorstehend beschrieben wurde,
weist der Lichtemissionsabschnitt 41 die horizontal in
einer Linie angeordneten lichtemittierenden Elemente 41b auf
und erreicht die aufeinanderfolgende Lichtemission dieser lichtemittierenden
Elemente ein horizontales Ablenken der Strahlen 41a, die
den menschlichen Körper 2 von der
Lichtprojektionslinse 43 bestrahlen. Durch Erfassen des
von jedem Strahl gestreuten Lichts durch das Lichtempfangselement 42 kann
der Abstand zum menschlichen Körper 2 als
dem Meßobjekt
auf der Grundlage des vorstehend erwähnten Prinzips gemessen werden.
Die horizontale Einfallsposition des reflektierten Abtastlichts
zur Lichtempfangsfläche 42a des
Lichtempfangselements 42 gleicht der horizontalen Position
des lichtemittierenden Elements 41b, das das Abtastlicht
emittiert hat. Daher muß die
horizontale Breite des Lichtempfangselements 42 größer sein
als die horizontale Feldlänge
der lichtemittierenden Elemente 41b.As described above, the light emitting section faces 41 the light-emitting elements arranged horizontally in a line 41b and the successive light emission of these light-emitting elements achieves a horizontal deflection of the rays 41a that the human body 2 from the light projection lens 43 irradiate. By detecting the light scattered by each beam through the light receiving element 42 can be the distance to the human body 2 can be measured as the measurement object based on the above-mentioned principle. The horizontal incidence position of the reflected scanning light to the light receiving surface 42a of the light receiving element 42 equals the horizontal position of the light emitting element 41b that the scanning light has emitted. Therefore, the horizontal width of the light receiving element 42 be greater than the horizontal field length of the light-emitting elements 41b ,
Weil der Sensor 4 so eingerichtet
ist, daß sich
die Lichtempfangselemente 42 oben und unten symmetrisch
auf beiden Seiten des Lichtemissionsabschnitts 41 befinden,
wie in 3 dargestellt
ist, können
selbst dann, wenn die Oberfläche
des menschlichen Körpers 2 Vorsprünge und
Einsenkungen hat, die sich senkrecht dazu ändern, das obere und das untere
Lichtempfangselement 42 das Streulicht des Strahls
41a empfangen, das
die Oberfläche
des menschlichen Körpers 2 bestrahlt,
wodurch die Oberflächenpositionen
solcher Vorsprünge
und Einsenkungen genau gemessen werden können.Because the sensor 4 is set up so that the light receiving elements 42 symmetrical above and below on both sides of the light emitting section 41 located as in 3 is shown, even if the surface of the human body 2 Has protrusions and depressions that are vertical to change the upper and lower light receiving element 42 the scattered light of the beam 41a received that the surface of the human body 2 irradiated, whereby the surface positions of such protrusions and depressions can be measured accurately.
Als nächstes wird die Anordnung der
Gruppe der Sensoren 4 beschrieben. Die detaillierte Anordnung der
Sensoren 4 ist in 6 dargestellt.
Im Fall der vorliegenden Ausführungsform
sind die Sensoren 4 vor und hinter dem menschlichen Körper 2 in
bezug auf das Zentrum des Meßraums
symmetrisch angeordnet und auf beiden Seiten drei Sensoren gleichmäßig im Winkelbereich
von etwa 70° um
das Zentrum des Meßraums
angeordnet. Die optischen Achsen (die Mittelachsen des horizontalen
Abtastens) der Sensoren 41 bis 43 (oder 44 bis 46)
schneiden einander 200 mm vom Zentrum des Meßraums entfernt. Insbesondere
sind die Sensoren konzentriert angeordnet, wobei jeder Sensor der
Vorderseite oder der Rückseite
des menschlichen Körpers 2 gegenübersteht.
Jeder dieser Sensoren 4 hat einen horizontalen Abtastwinkel
von etwa 30°.
Daher überlappen die
Abtastbereiche der jeweiligen Sensoren 4 einander, so daß die Abschnitte
unter dem Achselteil und unter dem Schritteil, die wahrscheinlich
durch das Meßobjekt
selbst bei der Messung unterbrochen werden, so daß sie außer Sicht
gelangen, genau gemessen werden können, weil sie auf Sichtlinien
eines der Sensoren 4 liegen.Next is the arrangement of the group of sensors 4 described. The detailed arrangement of the sensors 4 is in 6 shown. In the case of the present embodiment, the sensors are 4 in front of and behind the human body 2 arranged symmetrically with respect to the center of the measuring space and three sensors evenly arranged on both sides in the angular range of about 70 ° around the center of the measuring space. The optical axes (the central axes of horizontal scanning) of the sensors 41 to 43 (or 44 to 46 ) cut each other 200 mm from the center of the measuring room. In particular, the sensors are arranged in a concentrated manner, with each sensor on the front or the back of the human body 2 faces. Each of these sensors 4 has a horizontal scanning angle of approximately 30 °. Therefore, the scanning areas of the respective sensors overlap 4 one another so that the sections under the armpit part and under the crotch part, which are likely to be interrupted by the measurement object itself during the measurement, so that they get out of sight, can be measured precisely because they are on the line of sight of one of the sensors 4 lie.
Weiterhin ist jeder Lichtempfangsabschnitt 46 in
der auf einer Seite des beweglichen Rahmens 3 angebrachten
Sensorgruppe 41 bis 43 vorzugsweise in einer anderen
Höhe als
die Lichtprojektionsabschnitte 45 der auf der anderen Seite
angebrachten Sensorgruppe 49 bis 46, vorzugsweise
in einer Höhe,
die um den Durchmesser der Lichtprojektionslinse 43 (oder
der Lichtempfangslinse 44) oder mehr getrennt ist, installiert. Dies
verhindert, daß das
vom Lichtprojektionsabschnitt 45 jedes Sensors 4 auf
einer Seite emittierte Licht und das Streulicht in den Lichtempfangsabschnitt 46 der
auf der entgegengesetzten Seite angebrachten Sensoren 4 eintreten,
wodurch die Erzeugung von Rauschen infolge des Einfallens unerwünschten
Lichts verhindert werden kann.Furthermore, each light receiving section 46 in the on one side of the movable frame 3 attached sensor group 41 to 43 preferably at a different height than the light projection sections 45 the sensor group on the other side 49 to 46 , preferably at a height around the diameter of the light projection lens 43 (or the light receiving lens 44 ) or more is installed separately. This prevents that from the light projecting section 45 every sensor 4 light emitted on one side and the stray light into the light receiving section 46 the sensors on the opposite side 4 occur, whereby the generation of noise due to the incidence of unwanted light can be prevented.
Die Beschreibung der vorliegenden
Ausführungsform
wird, zu 1 zurückkehrend,
fortgesetzt. Der bewegliche Rahmen 3 ist so angeordnet,
daß er
durch einen Antriebsmechanismus 5 in vertikaler Richtung beweglich
ist. Dieser Antriebsmechanismus 5 ist so eingerichtet,
daß ein
Draht 52, der ein flexibler, länglicher Körper ist, um eine Rolle 51 gehakt
ist, die ein drehbares Element ist, so daß dieser Draht 52 an
einem Ende mit dem beweglichen Rahmen 3 gekoppelt ist und
am anderen Ende mit einem Gegengewicht 53 aus einem Metallkörper oder
dergleichen gekoppelt ist, dessen Gewicht demjenigen des beweglichen
Rahmens 3 nahezu gleicht. Die Rolle 51 ist im
oberen Teil der auf der Grundplatte 13 stehenden Säule 14 horizontal
gelagert. Diese Rolle 51 ist in einem solchen Aufbau angeordnet,
daß die
Drehkraft des Motors 55 über einen Riemen 54 darauf übertragen
wird, so daß sie
sich entsprechend dem Antrieb des Motors 55 dreht. Weil
das Gegengewicht 53 und der bewegliche Rahmen 3 durch
den Draht 52 aufgehängt
sind und fast im Gleichgewicht sind, ist die Kraft für das Bewegen
des beweglichen Rahmens 3 gering, und die Bewegung des
beweglichen Rahmens 3 erfolgt glatt. Daher kann ein Motor
mit einem kleinen Drehmoment als der Motor 55 eingesetzt
werden, der zum Antreiben des beweglichen Rahmens 3 verwendet
wird, so daß die
erforderliche Leistung beim Betrieb der Vorrichtung 1 verringert
werden kann.The description of the present embodiment becomes, too 1 returning, continued. The moving frame 3 is arranged to be driven by a drive mechanism 5 is movable in the vertical direction. This drive mechanism 5 is set up so that a wire 52 who is a flexible, elongated body to a role 51 is hooked, which is a rotatable element, so this wire 52 at one end with the movable frame 3 is coupled and at the other end with a counterweight 53 is coupled from a metal body or the like, the weight of which is that of the movable frame 3 almost the same. The role 51 is in the upper part of that on the base plate 13 standing column 14 stored horizontally. This role 51 is arranged in such a structure that the torque of the engine 55 over a strap 54 is transferred to it so that it corresponds to the drive of the engine 55 rotates. Because the counterweight 53 and the movable frame 3 through the wire 52 suspended and almost in equilibrium is the force for moving the moving frame 3 low, and the movement of the movable frame 3 done smoothly. Therefore, an engine with a small torque than the engine 55 are used to drive the movable frame 3 is used so that the required power when operating the device 1 can be reduced.
Die Grundplatte 13 ist ein
im wesentlichen U-förmiges
Plattenelement, das auf einer Bodenfläche in einem Außenwandabschnitt 12 der
Vorrichtung 1 angeordnet ist. Die Grundplatte 13 ist
so angeordnet, daß ein Öffnungsabschnitt 13a davon, ähnlich dem
vorstehend beschriebenen Ausschnitt 31 des beweglichen Rahmens 3,
zum Ausgang bzw. Eingang des Meßraums 11 für den menschlichen
Körper 2 gerichtet
ist. Die Säule 14 steht
im Mittelteil der Grundplatte 13 und ist so aufgebaut,
daß ein
Schlitz 15 entlang der vertikalen Richtung, d. h. entlang
der Bewegungsrichtung des beweglichen Rahmens 3 in einer
dem Meßraum 11 gegenüberliegenden
Fläche,
ausgebildet ist. Der Schlitz 15 ist ein Führungsloch
zum Führen
des beweglichen Rahmens 3, und ein Eingriffsstück 32 des
beweglichen Rahmens 3 greift in diesen Schlitz 15 ein,
wodurch der bewegliche Rahmen 3 nur in Öffnungsrichtung (entlang der
Längsrichtung)
dieses Schlitzes 15 gleiten kann. Wenngleich 1 nur die Säule 14 zeigt,
die von der Grundplatte 13 vorsteht, ist bei einer gewünschten
Anordnung eine Hilfssäule
zusätzlich
zur Säule 14 bereitgestellt,
die vertikal auf der Grundplatte 13 steht, wobei ein horizontales
Element die oberen Teile der Säule 14 und
der Hilfssäule
miteinander verbindet, um die Steifigkeit der Vorrichtung 1 zu
erhöhen.
Der bewegliche Rahmen 3 kann in Eingriff mit einem Gleitabschnitt
gebracht werden, der aus einer Führungsschiene
und einem Gleitkörper
ohne Verwendung des Schlitzes 15 besteht.The base plate 13 is a substantially U-shaped plate member that rests on a bottom surface in an outer wall portion 12 the device 1 is arranged. The base plate 13 is arranged so that an opening portion 13a of which, similar to the section described above 31 of the movable frame 3 , to the exit or entrance of the measuring room 11 for the human body 2 is directed. The pillar 14 stands in the middle part of the base plate 13 and is constructed so that a slot 15 along the vertical direction, ie along the direction of movement of the movable frame 3 in a measuring room 11 opposite surface is formed. The slot 15 is a guide hole for guiding the movable frame 3 , and an engagement piece 32 of the movable frame 3 reaches into this slot 15 one, making the movable frame 3 only in the opening direction (along the longitudinal direction) of this slot 15 can slide. Although 1 only the pillar 14 shows that from the base plate 13 is an auxiliary column in addition to the column in a desired arrangement 14 provided that vertically on the base plate 13 stands, with a horizontal element the upper parts of the column 14 and the auxiliary column connects to each other to increase the rigidity of the device 1 to increase. The moving frame 3 can be brought into engagement with a sliding section consisting of a guide rail and a sliding body without using the slot 15 consists.
Ein Steuerpult 16 ist am
Außenwandabschnitt 2 angebracht
und mit einem Hauptleistungsschalter 16a zum Schalten der
Zufuhr bzw. der Unterbrechung von Leistung zur Vorrichtung 1,
einem Start/Stopp-Schalter 16b zum Einleiten oder Unterbrechen
der Messung, einer Fehleranzeige-LED 16c zum Angeben eines
abnormen Betriebs und einem Stellschalter 16d zum Versetzen
der Vorrichtung 1 in einen Meßzustand versehen. Der Antriebsmechanismus 5 ist
mit einem Drehcodierer 17 zum Ausgeben eines Impulssignals
entsprechend dem Bewegungsbetrag bei der Bewegung des beweglichen
Rahmens 3 versehen. Der Drehcodierer 17 ist beispielsweise
ein Drehcodierer, der ein drehbares Element aufweist, das dafür eingerichtet
ist, sich synchron mit der Drehachse der Rolle 51 zu drehen.
Dieser Drehcodierer 17 kann den Drehzustand der Rolle 51 erfassen, um
ein Impulssignal synchron mit dem Bewegungsbetrag des beweglichen
Rahmens 3 auszugeben. A control panel 16 is on the outer wall section 2 attached and with a main circuit breaker 16a for switching the supply or the interruption of power to the device 1 , a start / stop switch 16b to initiate or interrupt the measurement, an error indicator LED 16c to indicate abnormal operation and a setting switch 16d to move the device 1 provided in a measurement state. The drive mechanism 5 is with a rotary encoder 17 for outputting a pulse signal corresponding to the amount of movement when the movable frame is moved 3 Mistake. The rotary encoder 17 is, for example, a rotary encoder which has a rotatable element which is set up to be synchronous with the axis of rotation of the roller 51 to turn. This rotary encoder 17 can the rotation state of the reel 51 to capture, by a pulse signal in synchronism with the amount of movement of the movable frame 3 issue.
Weiterhin sind drei Grenzschalter 61 bis 63 an
der Säule 14 angebracht,
wie in 7 dargestellt
ist. Diese Grenzschalter 61 bis 63 dienen dem
Erfassen der Positionen der Bewegung des beweglichen Rahmens 3,
und sie sind beispielsweise photoelektrische Schalter. Jeder Grenzschalter 61 bis 63 ist
so aufgebaut, daß er
ein elektrisches Signal ausgibt, wenn der sich entlang der Säule 14 bewegende
bewegliche Rahmen 3 vor den Grenzschalter 61 bis 63 läuft. Der
Grenzschalter 61 ist an einer Position angebracht, an der
der sich von dem obersten Teil nach unten bewegende bewegliche Rahmen 3 beginnt,
sich im oberen Teil der Säule 14 mit einer
gleichmäßigen Geschwindigkeit
zu bewegen. Der Grenzschalter 62 ist im unteren Teil der
Säule 14 an einer
Position angebracht, die niedriger als die unterste Meßposition
ist. Der Grenzschalter 63 ist am untersten Teil der Säule 14 angebracht.There are also three limit switches 61 to 63 on the pillar 14 attached as in 7 is shown. These limit switches 61 to 63 are used to detect the positions of the movement of the movable frame 3 , and they are photoelectric switches, for example. Any limit switch 61 to 63 is constructed so that it emits an electrical signal when it is along the column 14 moving moving frame 3 in front of the limit switch 61 to 63 running. The limit switch 61 is attached at a position where the movable frame moving down from the uppermost part 3 begins to sit in the upper part of the column 14 to move at a steady speed. The limit switch 62 is in the lower part of the column 14 attached at a position lower than the lowest measurement position. The limit switch 63 is at the bottom of the column 14 appropriate.
Wiederum mit Bezug auf 1 sei bemerkt, daß eine Steuertafel 7 an
der Grundplatte 13 eingerichtet ist. Die Steuertafel 7 dient
dem Steuern des Antriebs der Vorrichtung 1 und dem Analysieren
der dreidimensionalen Form des Meßobjekts 2, und sie
ist so aufgebaut, daß sie
eine Signalverarbeitungsschaltung 71 und eine Antriebssteuerschaltung 72 als
Meßeinrichtungen
aufweist, wie in 8 dargestellt
ist. Die Signalverarbeitungsschaltung 71 ist eine mit jedem
Sensor 4 verbundene Schaltung zum Berechnen des Abstands
zur Oberfläche
des menschlichen Körpers 2 auf
der Grundlage des Ausgangssignals von jedem Sensor 4 und
zum dadurch erfolgenden Messen der dreidimensionalen Form des menschlichen
Körpers 2.
Der Drehcodierer 17 ist mit der Signalverarbeitungsschaltung 71 gekoppelt,
so daß die
Signalverarbeitungsschaltung 71 das Impulssignal entsprechend
der Bewegung des beweglichen Rahmens 3 empfängt. Weil
diese Signalverarbeitungsschaltung 71 eine räumliche
Position jedes Sensors 4 entsprechend einem vom Drehcodierer 17 ausgegebenen
Impuls erhalten kann, kann jede Oberflächenposition des menschlichen
Körpers 2 auf
der Grundlage der Abstandsdaten jedes Sensors 4 erhalten
werden, und die dreidimensionale Form des menschlichen Körpers 2 kann
auf der Grundlage davon berechnet werden. Andererseits ist die Antriebssteuerschaltung 72 eine Schaltung,
die mit dem Hauptleistungsschalter 16a, dem Startschalter 16b,
der Fehleranzeige-LED 16c, dem Stellschalter 16d und
den Grenzschaltern 61 bis 63 gekoppelt ist und
dazu dient, den Antrieb des Motors 55 entsprechend einem
Befehlssignal oder einem Ausgangssignal jedes Schalters zu steuern.
Der Hauptleistungsschalter 16a, der Startschalter 16b,
die Fehleranzeige-LED 16c und der Stellschalter 16d sind
in dem an der Außenfläche der
Außenwand 12 angeordneten
Steuerpult 16 angeordnet, wie in 1 dargestellt ist. Es sei bemerkt, daß in 1 die Darstellung von Drahtkabeln
usw. zwischen der Steuertafel 7 und den entsprechenden
Abschnitten fortgelassen ist.Again with reference to 1 it should be noted that a control panel 7 on the base plate 13 is set up. The control panel 7 is used to control the drive of the device 1 and analyzing the three-dimensional shape of the measurement object 2 , and is constructed to be a signal processing circuit 71 and a drive control circuit 72 as measuring devices, as in 8th is shown. The signal processing circuit 71 is one with every sensor 4 connected circuit for calculating the distance to the surface of the human body 2 based on the output signal from each sensor 4 and thereby measuring the three-dimensional shape of the human body 2 , The rotary encoder 17 is with the signal processing circuit 71 coupled so that the signal processing circuit 71 the pulse signal corresponding to the movement of the movable frame 3 receives. Because this signal processing circuit 71 a spatial position of each sensor 4 corresponding to one from the rotary encoder 17 can receive output pulse, any surface position of the human body 2 based on the distance data of each sensor 4 be obtained, and the three-dimensional shape of the human body 2 can be calculated based on that. On the other hand, the drive control circuit 72 a circuit with the main circuit breaker 16a , the start switch 16b , the error indicator LED 16c , the control switch 16d and the limit switches 61 to 63 is coupled and serves to drive the motor 55 to control according to a command signal or an output signal of each switch. The main circuit breaker 16a , the start switch 16b , the error indicator LED 16c and the control switch 16d are in the on the outer surface of the outer wall 12 arranged control panel 16 arranged as in 1 is shown. It should be noted that in 1 the representation of wire cables etc. between the control panel 7 and the corresponding sections are omitted.
Weiterhin befindet sich ein Aufnahmetisch 8 unter
dem Meßraum 11.
Dieser Aufnahmetisch 8 ist ein Tisch zum Erhöhen der
Meßposition
des menschlichen Körpers 2 als
das Meßobjekt,
wobei eine Grundfläche 81 in
der zentralen oberen Fläche
ausgebildet ist und stufenförmig
angehoben wird. Diese Grundfläche 81 ist an
einer Position ausgebildet, die zumindest höher ist als die Erfassungsposition
jedes Sensors 4, wenn sich der bewegliche Rahmen 3 an
der untersten Position befindet. Wenn der menschliche Körper 2 auf
diese Grundfläche 81 gestellt
wird, kann er innerhalb des Bewegungsbereichs des beweglichen Rahmens 3 angeordnet
werden, in dem die Messung sicher bis hinab zum unteren Teil des
menschlichen Körpers 2,
beispielsweise bis zu seinem Knöchelteil,
ausgeführt
werden kann. Durch die Anordnung, bei der die Grundfläche 81 stufenförmig über die
beiden Seitenabschnitte angehoben wird, kann das Positionieren des
menschlichen Körpers 2 in
der von vorne nach hinten verlaufenden Richtung sicher ausgeführt werden.
Griffe 18 sind an einer Deckenfläche aufgehängt bereitgestellt. Wenn der
menschliche Körper 2 die
Griffe 18 erfaßt,
kann das Positionieren in der von links nach rechts verlaufenden
Richtung des menschlichen Körpers 2 zuverlässig ausgeführt werden.
Weiterhin ist ein Stuhlabschnitt 82 an einer Position unter
der Grundfläche 81 in
der vorderen Fläche des
Aufnahmetisches 8 bereitgestellt, so daß der menschliche Körper 2 unter
Verwendung dieses Stuhlabschnitts 82 leicht in den Meßraum 11 eintreten
kann.There is also a recording table 8th under the measuring room 11 , This shooting table 8th is a table for increasing the measuring position of the human body 2 as the measurement object, being a footprint 81 is formed in the central upper surface and is raised step-like. This footprint 81 is formed at a position that is at least higher than the detection position of each sensor 4 when the moving frame 3 located at the lowest position. If the human body 2 on this footprint 81 is placed, it can be within the range of motion of the movable frame 3 be arranged in which the measurement safely down to the lower part of the human body 2 , for example up to his ankle part, can be performed. By the arrangement in which the footprint 81 The human body can be positioned in stages over the two side sections 2 in the front-to-back direction. handles 18 are provided suspended from a ceiling surface. If the human body 2 the handles 18 detected, positioning in the left to right direction of the human body 2 run reliably. There is also a section of chair 82 at a position below the base 81 in the front surface of the recording table 8th provided so that the human body 2 using this chair section 82 easily into the measuring room 11 can occur.
Weiterhin ist dieser Aufnahmetisch 8 ein
von der Grundplatte 13 getrenntes Element, wie in 2 dargestellt ist, und er
ist zwischen Seitenstücken 13b, 13b der
Grundplatte
13, jedoch nicht auf der Grundplatte 13 angeordnet.
Daher wird selbst dann verhindert, daß ein Verziehen des Aufnahmetisches 8 infolge
des Gewichts des menschlichen Körpers 2 auf
den Antriebsmechanismus 5 und den beweglichen Rahmen 3 übertragen
wird, wenn eine Person hohen Gewichts auf den Aufnahmetisch 8 steigt.
Demgemäß kann eine
genaue Messung ausgeführt
werden, ohne daß diese
Verzerrung die Messung beeinflußt.Furthermore, this shooting table 8th one from the base plate 13 separate element, as in 2 is shown and it is between side pieces 13b . 13b the base plate 13 , but not on the base plate 13 arranged. Therefore, the warping table is prevented from being warped even then 8th due to the weight of the human body 2 on the drive mechanism 5 and the movable frame 3 is transmitted when a person of high weight on the shooting table 8th increases. Accordingly, an accurate measurement can be carried out without this distortion affecting the measurement.
Weiterhin ist der Aufnahmetisch 8 vom
Meßraum 11 abnehmbar.
Durch Anbringen bzw. Abnehmen des Aufnahmetisches 8 wird
die Messung auch für
einen großen
menschlichen Körper 2 über den
Bewegungsbereich des beweglichen Rahmens 3 möglich. Insbesondere
wird in dem Zustand, in dem der Aufnahmetisch 8 in den
Meßraum
gestellt ist (1), die
untere Hälfte
des menschlichen Körpers 2 gemessen,
wobei der menschliche Körper 2 auf
der Grundfläche 81 steht,
und es wird anschließend
der Aufnahmetisch 8 aus dem Meßraum 11 entfernt
und die obere Hälfte
des menschlichen Körpers 2 gemessen,
wobei die Person ohne den Aufnahmetisch 8 in dem Meßraum 11 steht.
Dann werden zwei Dateneinheiten (die Dateneinheit der oberen Hälfte und
die Dateneinheit der unteren Hälfte)
kombiniert, um die Gesamtform des menschlichen Körpers 2 zu messen.Furthermore, the shooting table 8th from the measuring room 11 removable. By attaching or detaching the recording table 8th the measurement is also for a large human body 2 over the range of motion of the movable frame 3 possible. In particular, in the state in which the shooting table 8th is placed in the measuring room ( 1 ), the lower half of the human body 2 measured, the human body 2 on the footprint 81 stands, and then it becomes the shooting table 8th from the measuring room 11 removed and the upper half of the human body 2 measured, the person without the shooting table 8th in the measuring room 11 stands. Then two data units (the upper half data unit and the lower half data unit) are combined to form the overall shape of the human body 2 to eat.
Wie in den 1 und 2 dargestellt
ist, ist eine Innenwandabdeckung 9 in den beweglichen Rahmen 3 (auf
der Seite des Meßraums 11)
eingesetzt. Die Innenwandabdeckung 9 ist ein Plattenelement
zum Trennen des Bewegungsraums des beweglichen Rahmens 3 vom
Meßraum 11,
der entlang der Innenfläche
des beweglichen Rahmens 3 angeordnet ist. Die Innenwandabdeckung 9 ist
jedoch nicht in dem Abschnitt ausgebildet, der dem Ausschnitt 31 des
beweglichen Rahmens 3 entspricht, so daß der menschliche Körper 2 durch diesen
Abschnitt in den Meßraum 11 eintreten
kann. Das Bereitstellen dieser Innenwandabdeckung 9 verhindert
selbst dann, daß der
menschliche Körper 2 den
beweglichen Rahmen 3 bei der Bewegung berührt, wenn sich
der menschliche Körper
während
der Messung in den Meßraum 11 bewegt.As in the 1 and 2 is shown is an inner wall cover 9 in the moving frame 3 (on the side of the measuring room 11 ) used. The inner wall cover 9 is a plate member for separating the moving space of the movable frame 3 from the measuring room 11 that runs along the inner surface of the movable frame 3 is arranged. The inner wall cover 9 however, is not formed in the section that the cutout 31 of the movable frame 3 corresponds so that the human body 2 through this section into the measuring room 11 can occur. Providing this inner wall cover 9 even then prevents the human body 2 the movable frame 3 touched during movement when the human body enters the measuring room during the measurement 11 emotional.
Die Innenwandabdeckung 9 ist
mit durchsichtigen Fenstern 91 versehen, wie in 2 dargestellt ist. Die durchsichtigen
Fenster 91 bestehen aus einem Element, das für das vom
Lichtemissionsabschnitt 41 des Sensors 4 emittierte
Licht durchlässig
ist, beispielsweise einer Rauch-Acrylplatte, und sie sind vor den
entsprechenden Sensoren 4 und entlang der Bewegungsrichtung
des beweglichen Rahmens 3, d. h. entlang der vertikalen
Richtung, bereitgestellt. Daher verhindert die Innenwandabdeckung 9,
daß der
menschliche Körper 2 in
den Bewegungsraum des beweglichen Rahmens 3 eintritt, und
sie ermöglicht
auch die Projektion von Licht von den Sensoren 4 zum menschlichen
Körper 2 und
den Empfang vom menschlichen Körper 2 reflektierten Lichts
durch die Sensoren 4.The inner wall cover 9 is with transparent windows 91 provided as in 2 is shown. The transparent windows 91 consist of an element for that from the light emitting section 41 of the sensor 4 emitted light is transparent, for example a smoke acrylic plate, and they are in front of the corresponding sensors 4 and along the direction of movement of the movable frame 3 , ie along the vertical direction. Therefore, the inner wall cover prevents 9 that the human body 2 in the range of motion of the movable frame 3 occurs, and it also allows projection of light from the sensors 4 to the human body 2 and the reception from the human body 2 reflected light by the sensors 4 ,
Wie in 2 dargestellt
ist, sind die Formwinkel der Innenflächen der Innenwandabdeckung 9 so
festgelegt, daß das
von einem beliebigen Sensor 4 emittierte und von der entgegengesetzten
Innenfläche
reflektierte Licht nicht direkt auf den zugehörigen Sensor 4 fällt. Diese
Winkelanordnung verhindert, daß der
Abstand zur entgegengesetzten Fläche
falsch ermittelt wird.As in 2 is shown, the shape angle of the inner surfaces of the inner wall cover 9 set so that from any sensor 4 light emitted and reflected from the opposite inner surface is not directly on the associated sensor 4 falls. This angular arrangement prevents the distance to the opposite surface from being incorrectly determined.
Als nächstes wird das Verfahren zur
Verwendung und zum Betrieb der dreidimensionalen Formmeßvorrichtung 1 beschrieben.Next, the method of using and operating the three-dimensional shape measuring device 1 described.
Bei der in 1 dargestellten Vorrichtung wird der
Hauptleistungsschalter 16a eingeschaltet, um die Leistung
jedem Abschnitt der dreidimensionalen Formmeßvorrichtung 1 zuzuführen. Unmittelbar
nach dem Einschalten des Hauptleistungsschalters 16a wird
ein Aufwärmzeitraum
der Vorrichtung 1 festgelegt, so daß keine Aktivierung der anderen
Schalter oder dergleichen akzeptiert wird. Während des Aufwärmzeitraums blinkt
der Stellschalter 16d (eine lichtemittierende Vorrichtung
in dem Schalter 16d blinkt), und nach Verstreichen des
Aufwärmzeitraums
geht der Stellschalter 16d vom blinkenden Zustand in einen
leuchtenden Zustand über,
wodurch der Abschluß des
Aufwärmens
der Vorrichtung 1 bestätigt
wird.At the in 1 The device shown is the main circuit breaker 16a turned on the performance of each section of the three-dimensional shape measuring device 1 supply. Immediately after opening the main circuit breaker 16a becomes a warm-up period of the device 1 set so that no activation of the other switches or the like is accepted. The control switch flashes during the warm-up period 16d (a light emitting device in the switch 16d flashes), and after the warm-up period has elapsed, the control switch goes off 16d from flashing to glowing, thereby completing the warming up of the device 1 is confirmed.
Wenn der Stellschalter 16d nach
dem Verstreichen des Aufwärmzeitraums
eingeschaltet wird, wird der Motor 55 angetrieben, und
der bewegliche Rahmen 3 bewegt sich dadurch nach oben.
Genauer gesagt, wird, wenn der Stellschalter 16d eingeschaltet
wird, ein Antriebssignal von der Antriebssteuerschaltung 72 an
den Motor 55 ausgegeben, wie in 8 dargestellt ist, wodurch der Motor 55 angetrieben
wird. Diese Antriebskraft des Motors 55 wird durch den
Riemen 54 auf die Rolle 51 übertragen, um die Rolle 51 zu
drehen und dadurch den beweglichen Rahmen 3 über den
Draht 52 anzuheben. Hierbei ist zum Anheben des beweglichen
Rahmens 3 keine große
Leistung erforderlich, weil das Gegengewicht 53 nahezu
gleichen Gewichts auf der anderen Seite des Drahts 52 aufgehängt ist.
Daher ist die vom Motor 55 verbrauchte Leistung gering.
Weil der bewegliche Rahmen 3 in natürlicher Weise spannungsfrei
angehoben wird, ist die Bewegung des beweglichen Rahmens 3 glatt.
Wenn der bewegliche Rahmen 3 nach Verstreichen des Aufwärmzeitraums
bereits angehoben ist, wird selbst dann verhindert, daß sich der
bewegliche Rahmen 3 bewegt, wenn der Stellschalter 16d eingeschaltet
wird.If the control switch 16d after the warm-up period has elapsed, the engine turns on 55 powered, and the movable frame 3 this moves upwards. More specifically, when the control switch 16d is turned on, a drive signal from the drive control circuit 72 to the engine 55 spent as in 8th is shown, which makes the engine 55 is driven. This driving force of the engine 55 is through the strap 54 on the roll 51 transferred to the role 51 to rotate and thereby the movable frame 3 over the wire 52 to raise. This is for lifting the movable frame 3 no great effort required because of the counterweight 53 almost the same weight on the other side of the wire 52 is hung. Hence the engine 55 power consumed low. Because the moving frame 3 is lifted naturally in a tension-free manner, is the movement of the movable frame 3 smooth. If the moving frame 3 after the warm-up period has elapsed, the movable frame is prevented from moving even then 3 moves when the control switch 16d is switched on.
In bezug auf 1 sei bemerkt, daß die Person 2 als
das Meßobjekt
veranlaßt
wird, in den Meßraum 11 einzutreten,
nachdem der bewegliche Rahmen 3 nach oben bewegt wurde.
Die Person 2 wird veranlaßt, sich im Meßraum 11 auf
die Grundfläche 81 des
Aufnahmetisches 8 zu stellen und die Griffe 18 zu
fassen, wodurch der menschliche Körper 2 in einem für die Messung
geeigneten Zustand gehalten wird. Es ist auch zulässig, den
menschlichen Körper 2,
bevor der bewegliche Rahmen 3 aufwärts gestellt wird oder während des
Aufwärtsstellens,
dort anzuordnen.In relation to 1 it should be noted that the person 2 when the measurement object is caused to enter the measurement room 11 enter after the moving frame 3 was moved up. The person 2 is caused to be in the measuring room 11 to the footprint 81 of the shooting table 8th to put and the handles 18 to grasp what the human body 2 is kept in a condition suitable for the measurement. It is also permissible for the human body 2 before the moving frame 3 is placed upwards or during the upward positioning to arrange there.
Als nächstes wird der Startschalter 16b eingeschaltet.
Anschließend
wird der Motor 55, der ein Befehlssignal von der Antriebssteuerschaltung 72 empfängt, angetrieben,
und die Antriebskraft des Motors 55 wird über den
Riemen 54, die Rolle 51 und den Draht 52 auf
den beweglichen Rahmen 3 übertragen, wodurch sich der
bewegliche Rahmen 3 vom oberen Teil der Vorrichtung 1 nach
unten bewegt, wie in 7 dargestellt ist.
Wenn der bewegliche Rahmen 3 vor den Grenzschalter 61 läuft, wird
ein Meßauslösesignal
von dem Grenzschalter 61 an die Antriebssteuerschaltung 72 in 8 ausgegeben, und das Meßauslösesignal
wird über
die Antriebssteuerschaltung 72 der Signalverarbeitungsschaltung 71 zugeführt. Zeitgleich
mit der Eingabe des Meßauslösesignals
in die Signalverarbeitungsschaltung 71 leitet die Signalverarbeitungsschaltung 71 das
Zählen
der vom Drehcodierer 17 ausgegebenen Impulse ein, und die
Signalverarbeitungsschaltung 71 zählt aufeinanderfolgend die
intermittierenden Impulse bei der Abwärtsbewegung des beweglichen
Rahmens 3.Next is the start switch 16b switched on. Then the engine 55 which is a command signal from the drive control circuit 72 receives, powered, and the driving force of the engine 55 is over the strap 54 , the role 51 and the wire 52 on the moving frame 3 transmitted, causing the moving frame 3 from the top of the device 1 moved down as in 7 is shown. If the moving frame 3 in front of the limit switch 61 is running, a measurement trigger signal from the limit switch 61 to the drive control circuit 72 in 8th is output, and the measurement trigger signal is output from the drive control circuit 72 the signal processing circuit 71 fed. Simultaneously with the input of the measurement trigger signal into the signal processing circuit 71 directs the signal processing circuit 71 counting those from the rotary encoder 17 output pulses, and the signal processing circuit 71 sequentially counts the intermittent impulses as the movable frame moves down 3 ,
Beispielsweise wird der Drehcodierer 17 so
eingerichtet, daß er
bei jeder Bewegung des beweglichen Rahmens 3 um 5 mm einen
Impuls ausgibt, wodurch vertikale Positionen (Positionsinformationen)
des beweglichen Rahmens 3 durch Zählen der Impulse bestimmt werden
können.
Jeder Sensor 4 wird synchron mit dem Impulssignal betrieben.
Insbesondere gibt die Signalverarbeitungsschaltung 71 ein
Betriebsbefehlssignal bei jeder Impulseingabe vom Drehcodierer 17 an
jeden Sensor 4 aus. Daher emittieren die lichtemittierenden
Elemente 41b des Lichtemissionsabschnitts 41 jedes
Sensors 4, wie in 2 dargestellt
ist, aufeinanderfolgend Licht, um das Licht (die Strahlen 41a)
auf den menschlichen Körper 2 als
das Meßobjekt
zu projizieren. Insbesondere wird das horizontale Ablenken des Lichts
von den Sensoren 4 bewirkt. Anschließend empfangen die Lichtempfangselemente 42 jedes
Sensors 4 Streulicht (reflektiertes Licht) von der Oberfläche des
menschlichen Körpers 2,
wenn dieser bestrahlt wird, wodurch Abständen von den Sensoren 4 zur
Oberfläche
des menschlichen Körpers 2 entsprechende
elektrische Signale (Abstandsermittlungssignale) auf der Grundlage der
vorstehend beschriebenen Gleichung (3) ausgegeben und der
Signalverarbeitungsschaltung 71 zugeführt werden. Dieser Arbeitsgang
der Sensoren 4 wird bei jedem vom Drehcodierer 17 eingegebenen
Impuls wiederholt.For example, the rotary encoder 17 set up so that it moves with every movement of the movable frame 3 outputs a pulse by 5 mm, whereby vertical positions (position information) of the moving frame 3 can be determined by counting the pulses. Every sensor 4 is operated synchronously with the pulse signal. In particular, the signal processing circuit gives 71 an operation command signal with each pulse input from the rotary encoder 17 to every sensor 4 out. Therefore, the light emitting elements emit 41b of the light emission section 41 every sensor 4 , as in 2 is shown, successively light to the light (the rays 41a ) on the human body 2 than to project the measurement object. In particular, the horizontal deflection of light from the sensors 4 causes. The light receiving elements then receive 42 every sensor 4 Scattered light (reflected light) from the surface of the human body 2 when this is irradiated, creating distances from the sensors 4 to the surface of the human body 2 corresponding electrical signals (distance detection signals) based on the equation described above ( 3 ) and the signal processing circuit 71 are fed. This operation of the sensors 4 is used by everyone from the rotary encoder 17 input pulse repeated.
Wenn beispielsweise angenommen wird,
daß der
Meßbereich
in vertikaler Richtung (der effektive Bewegungsbereich des beweglichen
Rahmens 3) 170 cm ist, gibt der Drehcodierer 17 bei
einer Messung intermittierend 341 Impulse aus, so daß insgesamt
341 Abstandsdateneinheiten für
die Oberfläche
des menschlichen Körpers 2 an
Positionen vertikaler Intervalle von 5 mm für jeden Lichtemissionsabschnitt 41b erhalten werden.For example, if it is assumed that the measuring range in the vertical direction (the effective range of movement of the movable frame 3 ) Is 170 cm, the rotary encoder gives 17 intermittently during a measurement 341 pulses, so that a total of 341 distance data units for the surface of the human body 2 at positions of 5 mm vertical intervals for each light emission section 41b be preserved.
Das Ablenken der Strahlen 41a durch
die Lichtemissionsabschnitte 41 der Sensoren 4 ist
nicht auf dasjenige durch die mehreren lichtemittierenden Elemente 41b begrenzt,
sondern es können
auch andere Techniken eingesetzt werden, beispielsweise ein Ablenkverfahren
mit einem Drehprisma oder einem Drehspiegel, der auf der optischen
Achse angeordnet ist, um einen von einer einzigen Lichtemissionsvorrichtung emittierten
Strahl 41a abzulenken. Weiterhin können die Sensoren 4 beliebige
andere von den vorstehend erwähnten
reflektierenden photoelektrischen Sensoren verschiedene Erfassungseinrichtungen
sein, solange sie Abstände
zum menschlichen Körper 2 messen
können.Deflecting the rays 41a through the light emission sections 41 of the sensors 4 is not due to the multiple light emitting elements 41b limited, but other techniques can be used, for example a deflection method with a rotating prism or a rotating mirror, which is arranged on the optical axis, around a beam emitted by a single light emitting device 41a distract. Furthermore, the sensors 4 any other detection means other than the reflective photoelectric sensors mentioned above, as long as they are at a distance from the human body 2 can measure.
Weil die Sensoren 4 wie
in 6 dargestellt angeordnet
sind, erreicht Bestrahlungslicht von einem Sensor 4 die
vom menschlichen Körper 2 selbst
unterbrochenen Abschnitte, wie die Abschnitte unter der Achselhöhle und
unter dem Schritt, so daß eine
genaue Messung für
diese Abschnitte vorgenommen werden kann. Dementsprechend kann eine
genaue Messung der dreidimensionalen Form des menschlichen Körpers 2 vorgenommen
werden.Because the sensors 4 as in 6 are arranged, irradiation light reaches from a sensor 4 that of the human body 2 even interrupted sections, such as the sections under the armpit and under the crotch, so that an accurate measurement can be made for these sections. Accordingly, an accurate measurement of the three-dimensional shape of the human body 2 be made.
Die 9 bis 11 zeigen bevorzugte Anordnungsbeispiele,
bei denen die Anzahl der Sensoren 4 4, 5 oder 8 ist. Im
Fall der Anordnung mit vier Sensoren 4, die in 9 dargestellt ist, befinden
sich zwei Sensoren 41 , 42 (43 , 44 ) an beiden Extremen eines schmalen
Winkelbereichs von etwa 32° auf
der Vorderseite bzw. der Rückseite
des menschlichen Körpers 2,
und die optischen Achsen der jeweiligen Sensoren 41 , 42 (43 , 44 ) schneiden einander in einer Ent fernung
von etwa 467 mm vom Zentrum des Meßraums. Im Fall der in 10 dargestellten Anordnung
von fünf
Sensoren 4 sind die Orte der drei Sensoren 41 bis 43 auf
der Vorderseite die gleichen wie bei den in 6 dargestellten Sensoren 41 bis 43 ,
und die Orte der zwei Sensoren 44 , 45 auf der Rückseite sind die gleichen wie
diejenigen der in 9 dargestellten
Sensoren 43 , 44 .
Im Fall der in 11 dargestellten
Anordnung von acht Sensoren sind vier Sensoren fast gleich innerhalb
eines Winkelbereichs von etwa 70° auf
der Vorderseite und der Rückseite
angeordnet. Die optischen Achsen der Sensoren 41 , 44 (45 , 48 ) an den beiden Extremen schneiden
einander in einer Entfernung von etwa 710 mm vom Zentrum des Meßraums,
und die optischen Achsen der inneren Sensoren 42 , 43 (46 , 47 ) schneiden einander in einer Entfernung von
etwa 900 mm vom Zentrum des Meßraums.
Weil in beiden Fällen
die Sensoren 4 so angeordnet sind, daß sie der Vorderseite und der
Rückseite
des menschlichen Körpers
zugewandt sind, kann eine genaue Messung ebenso wie bei dem in 6 dargestellten Anordnungsbeispiel
von sechs Sensoren auch für
die Abschnitte unter der Achselhöhle
und dem Schritt vorgenommen werden.The 9 to 11 show preferred arrangement examples in which the number of sensors 4 4, 5 or 8. In the case of the arrangement with four sensors 4 , in the 9 is shown, there are two sensors 4 1 . 4 2 ( 4 3 . 4 4 ) at both extremes of a narrow angular range of approximately 32 ° on the front or the back of the human body 2 , and the optical axes of the respective sensors 4 1 . 4 2 ( 4 3 . 4 4 ) intersect at a distance of about 467 mm from the center of the measuring room. In the case of the 10 arrangement of five sensors shown 4 are the locations of the three sensors 4 1 to 4 3 on the front the same as in the 6 shown sensors 4 1 to 4 3 , and the locations of the two sensors 4 4 . 4 5 on the back are the same as those in the 9 shown sensors 4 3 . 4 4 , In the case of the 11 Arrangement of eight sensors shown, four sensors are arranged almost equally within an angular range of about 70 ° on the front and the back. The optical axes of the sensors 4 1 . 4 4 ( 4 5 . 4 8 ) at the two extremes intersect at a distance of about 710 mm from the center of the measuring space, and the optical axes of the inner sensors 4 2 . 4 3 ( 4 6 . 4 7 ) intersect at a distance of about 900 mm from the center of the measuring room. Because in both cases the sensors 4 Arranged so that they face the front and back of the human body, an accurate measurement can be made as well as that in FIG 6 shown arrangement example of six sensors can also be made for the sections under the armpit and the crotch.
Zu Vergleichszwecken wird hier ein
Beispiel beschrieben, bei dem vier Sensoren 4 in gleichen
Abständen
und in gleichen Intervallen vom Mittelpunkt des menschlichen Körpers 2 angeordnet
sind, wie in 12 dargestellt
ist. In diesem Fall wird das Bestrahlungslicht von den Sensoren 4 durch
den Arm, das Bein, den Rumpf oder dergleichen unterbrochen, wodurch
Oberflächen
entgegengesetzter Abschnitte unter der Achselhöhle und unter dem Schritt nicht
erreicht werden. Demgemäß konnten
Oberflächenpositionen
solcher Abschnitte nicht gemessen werden, und eine genaue Messung
der Oberflächenform
war nicht möglich.
Ein mögliches
Verfahren, um dies zu überwinden,
besteht darin, den Abtastbereich mit einer erhöhten Anzahl von Sensoren 4 zu
vergrößern, es
ergeben sich dabei jedoch die Probleme einer Erhöhung übermäßiger Messungen wegen redundanter
Meßpositionen,
einer Erhöhung
der Kosten und einer Erhöhung
des Streulichts infolge der erhöhten
Anzahl von Sensoren sowie einer Erhöhung der Komplexität der Einstellung.
Im Gegensatz dazu ermöglicht
die in 9 dargestellte
Anordnung von Sensoren 4 auch die genaue Messung der Abschnitte
unter der Achselhöhle
und unter dem Schritt durch die kleinere Anzahl (vier) von Sensoren 4.For comparison purposes, an example is described here in which four sensors 4 at equal intervals and at equal intervals from the center of the human body 2 are arranged as in 12 is shown. In this case, the radiation light from the sensors 4 interrupted by the arm, leg, trunk or the like, whereby surfaces of opposite sections under the armpit and under the crotch are not reached. Accordingly, surface positions of such sections could not be measured, and an accurate measurement of the surface shape was not possible. One possible method to overcome this is to scan the scan area with an increased number of sensors 4 However, there are problems of increasing excessive measurements due to redundant measuring positions, increasing costs and increasing stray light due to the increased number of sensors and increasing the complexity of the setting. In contrast, the in 9 arrangement of sensors shown 4 also the exact measurement of the sections under the armpit and under the step by the smaller number (four) of sensors 4 ,
Bevorzugt. werden die Sensoren 4 innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs konzentriert angeordnet, so daß sie dem
menschlichen Körper 2 zugewandt
sind, um die Abschnitte unter der Achselhöhle und unter dem Schritt des
menschlichen Körpers 2,
wie beschrieben, genau messen zu können. Zum Gewährleisten
der Messung der Seitenfläche
kann natürlich
ein zusätzlicher
Sensor außerhalb
dieses Bereichs bereitgestellt werden.Prefers. become the sensors 4 concentrated within a given range, so that it is the human body 2 are facing the sections under the armpit and under the crotch of the human body 2 to be able to measure exactly as described. To ensure the Measurement of the side surface can of course be provided with an additional sensor outside this area.
Der Betrieb der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird weiter mit Bezug auf 2 beschrieben.
Während
dieser Messung bewegt sich der bewegliche Rahmen 3 weiter
entlang dem Meßraum 11 nach
unten. Selbst dann, wenn sich der menschliche Körper 2 aus irgendeinem
Grund bewegt, besteht keine Möglichkeit,
daß er
den beweglichen Rahmen 3 berührt, weil die Innenwandabdeckung 9 den
Meßraum 11 vom
Bewegungsraum des beweglichen Rahmens 3 trennt. Demgemäß wird in
diesem Fall verhindert, daß der menschliche
Körper 2 den
beweglichen Rahmen 3 berührt und dadurch verletzt wird
und daß der
bewegliche Rahmen 3, der Antriebsmechanismus 5 usw.
beschädigt
werden, wodurch ein sehr sicherer Betrieb gewährleistet wird.The operation of the device according to the present embodiment will be further referred to in FIG 2 described. The moving frame moves during this measurement 3 further along the measuring room 11 downward. Even if the human body 2 for some reason, there is no way that he can move the moving frame 3 touched because the inner wall cover 9 the measuring room 11 of the moving space of the movable frame 3 separates. Accordingly, in this case, the human body is prevented 2 the movable frame 3 touched and thereby injured and that the movable frame 3 , the drive mechanism 5 etc. are damaged, which ensures very safe operation.
Anschließend werden die Abstandsermittlungssignale
von den Sensoren 4 für
den menschlichen Körper 2,
die bei der Abwärtsbewegung
des beweglichen Rahmens 3 erhalten wurden, zur Signalverarbeitungsschaltung 71 gesendet,
um sie auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Positionsinformationen
des beweglichen Rahmens 3 zusammen mit den räumlichen
Positionen des Sensors 4 zu verarbeiten und sie dadurch
zu räumlichen
Positionsinformationen für
die Oberfläche
des menschlichen Körpers 2 umzuwandeln. Durch
Kombinieren dieser räumlichen Positionsinformationen
kann schließlich
die stereoskopische, dreidimensionale Form des menschlichen Körpers 2 erhalten
werden.Then the distance detection signals from the sensors 4 for the human body 2 that when the moving frame moves down 3 were obtained to the signal processing circuit 71 sent to them based on the above-mentioned position information of the movable frame 3 along with the spatial positions of the sensor 4 to process and thereby spatial position information for the surface of the human body 2 convert. By combining this spatial position information, the stereoscopic, three-dimensional shape of the human body can finally 2 be preserved.
Wenn der bewegliche Rahmen 3 den
Grenzschalter 62 passiert, wie in 7 dargestellt ist, verringert die Antriebssteuerschaltung 72 die
Absenkgeschwindigkeit des beweglichen Rahmens 3, so daß der bewegliche
Rahmen 3 anhält,
kurz nachdem er den Grenzschalter 63 passiert hat. Weil
der Aufnahmetisch 8 zu dieser Zeit die Anordnungsposition
des menschlichen Körpers 2 in
einem erhöhten
Zustand hält,
ist die Halteposition des beweglichen Rahmens 3 zu dieser
Zeit niedriger als die Anordnungsposition des menschlichen Körpers 2 (der
Grundfläche 81).
Daher kann die Messung mit der Bewegung des beweglichen Rahmens 3 vollständig bis
hinab zum Fußteil
des menschlichen Körpers 2 ausgeführt werden.
Wenn der bewegliche Rahmen 3 aus irgendeinem Grunde in
der Mitte anhält
oder wenn es nicht gelingt, daß die
Vorrichtung die Formdaten in dem gewünschten Bereich erhält, wird
die Fehleranzeige-LED 16c eingeschaltet, wodurch eine Anomalie der
Vorrichtung 1 leicht erkannt werden kann. In diesem Fall
wird der Stellschalter 16d eingeschaltet, um die Messung
wieder einzuleiten.If the moving frame 3 the limit switch 62 happens as in 7 is shown reduces the drive control circuit 72 the lowering speed of the moving frame 3 so that the movable frame 3 stops shortly after he switches the limit switch 63 happened. Because the shooting table 8th at that time the arrangement position of the human body 2 holds in an elevated state is the holding position of the movable frame 3 at that time lower than the arrangement position of the human body 2 (the base area 81 ). Therefore, the measurement can be made with the movement of the moving frame 3 completely down to the base of the human body 2 be carried out. If the moving frame 3 stops in the middle for some reason or if the device fails to get the shape data in the desired area, the error indicator LED 16c turned on, causing an abnormality of the device 1 can be easily recognized. In this case the control switch 16d switched on to start the measurement again.
Wenn ein Bildschirm 19 mit
der Signalverarbeitungsschaltung 71 verbunden ist, wie
in 8 dargestellt ist,
wird die dreidimensionale Form des menschlichen Körpers 2 durch
Computergraphik oder dergleichen als ein stereoskopisches Bild angezeigt,
wodurch das Erfassen der Form erleichtert wird. Dabei können auch
die Abmessungen durch Zahlenwerte, die sich durch die numerische
Verarbeitung der Oberflächenform ergeben,
angezeigt werden.If a screen 19 with the signal processing circuit 71 is connected as in 8th is shown, the three-dimensional shape of the human body 2 displayed as a stereoscopic image by computer graphics or the like, thereby facilitating the detection of the shape. The dimensions can also be displayed using numerical values that result from the numerical processing of the surface shape.
Als nächstes werden das Verfahren
zur Verwendung der dreidimensionalen Formmeßvorrichtung 1 und
ihr Betrieb beschrieben, wenn der zu messende menschliche Körper 2 groß ist.Next, the method of using the three-dimensional shape measuring device 1 and described its operation when the human body to be measured 2 is great.
In 1 wird
zuerst, ebenso wie vorstehend beschrieben, der Hauptleistungsschalter 16a eingeschaltet,
um die Leistung jedem Abschnitt der dreidimensionalen Formmeßvorrichtung 1 zuzuführen. Anschließend wird
der Stellschalter 16d nach Verstreichen des Aufwärmzeitraums
eingeschaltet, wodurch der bewegliche Rahmen 3 nach oben
bewegt wird. Nachdem der bewegliche Rahmen 3 nach oben
bewegt wurde, wird die Person 2 veranlaßt, in den Meßraum 11 einzutreten,
wobei ihr Körper
das Meßobjekt
ist. Im Meßraum 11 wird die
Person 2 veranlaßt,
auf der Grundfläche 81 des
Aufnahmetisches 8 zu stehen und die Griffe 18 zu
fassen, wodurch der menschliche Körper 2 in dem für die Messung
geeigneten Zustand gehalten wird. Das Anordnen des menschlichen
Körpers 2 kann
vor dem vorausgehenden Einstellen des beweglichen Rahmens 3 in
der aufwärts
gerichteten Position oder während
des Einstellens vorgenommen werden.In 1 first, as described above, becomes the main circuit breaker 16a turned on the performance of each section of the three-dimensional shape measuring device 1 supply. Then the control switch 16d switched on after the warm-up period elapses, causing the moving frame 3 is moved upwards. After the moving frame 3 has been moved up, the person 2 causes in the measuring room 11 to enter, her body being the object of measurement. In the measuring room 11 becomes the person 2 causes on the footprint 81 of the shooting table 8th to stand and the handles 18 to grasp what the human body 2 is kept in the condition suitable for the measurement. Arranging the human body 2 can before moving the moving frame 3 be done in the upward position or during adjustment.
Anschließend wird der Startschalter 16b eingeschaltet,
um die Messung der dreidimensionalen Form des menschlichen Körpers 2 in
der vorstehend beschriebenen Weise auszuführen. Bei dieser Gelegenheit werden
keine Daten der dreidimensionalen Form des Oberteils des menschlichen
Körpers 2,
d. h. der dreidimensionalen Form des Kopfs und der oberen Hälfte des
Körpers,
erhalten, weil der menschliche Körper 2 groß ist.Then the start switch 16b turned on to measure the three-dimensional shape of the human body 2 perform in the manner described above. On this occasion, no data of the three-dimensional shape of the upper part of the human body 2 , ie the three-dimensional shape of the head and the upper half of the body, obtained because of the human body 2 is great.
Anschließend wird die anfängliche
Messung ausgeführt,
und es wird danach der Stellschalter 16d wieder eingeschaltet,
um die Vorrichtung 1 in den meßbereiten Zustand zu bringen.
Davor oder danach wird der in den Meßraum 11 eingebrachte
Aufnahmetisch 8 fortgenommen. Anschließend wird die Person 2 veranlaßt, in den
Meßraum 11 einzutreten.
Zu dieser Zeit befindet sich der menschliche Körper 2 an einer Position,
die um die Höhe
des Aufnahmetisches 8 unterhalb derjenigen bei der anfänglichen
Messung liegt. In diesem Zustand wird der Startschalter 16b eingeschaltet,
um die Messung der dreidimensionalen Form des Kopfs und der oberen
Hälfte
des menschlichen Körpers 2 auszuführen.Then the initial measurement is carried out, and then it becomes the control switch 16d turned on again to the device 1 to bring it ready for measurement. Before or after it is in the measuring room 11 inserted recording table 8th taken away. Then the person 2 causes in the measuring room 11 enter. The human body is at this time 2 at a position around the height of the shooting table 8th is below that at the initial measurement. In this state the start switch 16b turned on to measure the three-dimensional shape of the head and upper half of the human body 2 perform.
Nach Abschluß der zwei Meßarbeiten
(der Messung der unteren Hälfte
und der Messung der oberen Hälfte)
sucht die Signalverarbeitungsschaltung 71 den redundanten
Datenteil bei den jeweiligen Meßdaten
und kombiniert die Meßdaten
mit dem Überlappungsteil
der redundanten Daten.After completing the two measurements (measuring the lower half and measuring the upper half), the signal processing circuit searches 71 the redundant data part in the respective measurement data and combines the measurement data with the overlapping part of the redundant data.
Auf diese Weise ermöglichen
die zwei Meßarbeiten
und die Kombination der jeweiligen Daten das sichere Messen der
gesamten dreidimensionalen Form selbst dann, wenn der menschliche
Körper 2 eine
Höhe aufweist,
die über
dem Meßbereich
der Vorrichtung 1 liegt (dem Bewegungsbereich des beweglichen
Rahmens 3).In this way, the two measurements and the combination of the respective data enable the si Measuring the entire three-dimensional shape even when the human body 2 has a height which is above the measuring range of the device 1 (the range of motion of the movable frame 3 ).
Wie vorstehend beschrieben wurde,
ist eine genaue Messung auch für
die Vertiefungsabschnitte in der Oberfläche des menschlichen Körpers, wie
den Abschnitten unter der Achselhöhle und unter dem Schritt,
möglich,
weil die dreidimensionale Formmeßvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
so eingerichtet ist, daß die
Sensoren 4 für
das horizontale Abtasten in zwei entgegengesetzten Gruppen angeordnet
sind. Insbesondere wird durch die Anordnung, bei der jeder Sensor
in einer Höhe
eingerichtet ist, die von jenen der entgegengesetzten Sensoren verschieden
ist, verhindert, daß das
von den entgegengesetzten Sensoren ausgegebene Licht direkt in den
zugeordneten Sensor eintritt, wodurch die Erzeugung von Rauschen
verhindert wird. Weiterhin erleichtert die U-Form oder Hufeisenform
des beweglichen Rahmens das Einbringen des menschlichen Körpers 2 in
den Meßraum.
Das Bereitstellen des Aufnahmetisches 8 ermöglicht bestimmte Messungen
der dreidimensionalen Form des unteren Teils des menschlichen Körpers 2 als
das Meßobjekt. Weiterhin
ermöglicht
die vom beweglichen Rahmen 3, vom Antriebsmechanismus 5 usw.
getrennte Anordnung des Aufnahmetisches 8 eine genaue Messung.
Die abnehmbare Einrichtung des Aufnahmetisches 8 ermöglicht eine
sichere Messung der gesamten dreidimensionalen Form selbst für einen
großen
menschlichen Körper 2.
Zusätzlich
gewährleistet
das Bereitstellen der Innenwandabdeckung 9 eine sichere
Messung. Überdies erhöht das Bereitstellen
des Gegengewichts 53 im Antriebsmechanismus
5 die
Bewegungswirksamkeit des beweglichen Rahmens 3, wodurch
der Leistungsverbrauch der Vorrichtung 1 verringert wird.As described above, accurate measurement is also possible for the recessed portions in the surface of the human body, such as the under armpit and under the crotch portions, because of the three-dimensional shape measuring device 1 according to the present embodiment is set up so that the sensors 4 are arranged in two opposite groups for horizontal scanning. In particular, the arrangement in which each sensor is arranged at a height different from that of the opposite sensors prevents the light output from the opposite sensors from directly entering the associated sensor, thereby preventing the generation of noise. Furthermore, the U-shape or horseshoe shape of the movable frame facilitates the insertion of the human body 2 in the measuring room. Providing the recording table 8th allows certain measurements of the three-dimensional shape of the lower part of the human body 2 as the measurement object. It also enables the moving frame 3 , from the drive mechanism 5 etc. separate arrangement of the recording table 8th an accurate measurement. The removable device of the shooting table 8th enables a safe measurement of the entire three-dimensional shape even for a large human body 2 , In addition, the provision of the inner wall cover ensures 9 a safe measurement. Furthermore, providing the counterweight increases 53 in the drive mechanism 5 the movement effectiveness of the movable frame 3 , thereby reducing the power consumption of the device 1 is reduced.
Die dreidimensionale Formmeßvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wurde als eine Vorrichtung zum Messen der dreidimensionalen Form
des menschlichen Körpers 2 beschrieben,
das Meßobjekt
ist jedoch nicht auf den menschlichen Körper 2 beschränkt. Es
ist auch möglich,
andere Meßobjekte zu
messen.The three-dimensional shape measuring device 1 according to the present embodiment has been used as a device for measuring the three-dimensional shape of the human body 2 described, but the measurement object is not on the human body 2 limited. It is also possible to measure other objects.
Die dreidimensionale Formmeßvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wurde eingerichtet, um die Messung der dreidimensionalen Form mit
einer Bewegung in Höhenrichtung
auszuführen,
die Meßrichtung
ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Es ist auch möglich,
die Messung auszuführen,
während
sich die Sensoren auf dem beweglichen Rahmen befinden, der sich
in Richtung einer beliebigen Achse, beispielsweise in horizontaler
Richtung, bewegt.The three-dimensional shape measuring device
according to the present
embodiment
was set up to measure the three-dimensional shape with
a movement in the height direction
perform,
the measuring direction
however, it is not limited to this.
It is also possible,
carry out the measurement,
while
the sensors are on the moving frame that is
in the direction of any axis, for example horizontally
Direction, moving.
Wenngleich die vorstehende Beschreibung
die Ausführungsform
betraf, bei der die Sensoren auf zwei entgegengesetzten Seiten des
beweglichen Rahmens konzentriert angeordnet waren, ist die Anordnung
der Sensoren nicht darauf beschränkt.
Für eine
sichere Messung der Form von Vorsprüngen und Einsenkungen in der
Oberfläche
des Meßobjekts
ist es jedoch erforderlich, daß die
optischen Achsen der jeweiligen Sensoren (bei der Anordnung mit
dem Abtastwinkel die Mittellinien von ihnen) einander nicht an einem
Punkt schneiden (bei der Anordnung, bei der die axialen Orte der
jeweiligen Sensoren verschieden sind, schneiden sich die Linien
auf einer vorstehenden Fläche
in Achsenrichtung nicht an einem Punkt). Nachdem die Sensoren wie
beschrieben angeordnet wurden, wird das Meßobjekt so angeordnet, daß jeder
der Vorsprünge
und Einsenkungen in. der Oberfläche
auf einen Sensor gerichtet ist, und die Messung wird dann ausgeführt, wodurch
die Form von Vorsprüngen
und Einsenkungen in der Oberfläche
genau gemessen werden kann.Although the description above
the embodiment
concerned with the sensors on two opposite sides of the
movable frame were concentrated, is the arrangement
of the sensors is not limited to this.
For one
reliable measurement of the shape of protrusions and depressions in the
surface
of the measurement object
it is however necessary that the
optical axes of the respective sensors (with the arrangement with
the scanning angle the center lines of them) do not match each other
Intersect point (in the arrangement where the axial locations of the
the respective sensors are different, the lines intersect
on a protruding surface
not at one point in the axial direction). After the sensors like
have been arranged, the test object is arranged so that each
the ledges
and depressions in the surface
is directed at a sensor and the measurement is then carried out, whereby
the shape of protrusions
and depressions in the surface
can be measured accurately.
Es wird verständlich sein, daß die Ausführungsformen
der Erfindung nur als Beispiel beschrieben wurden und daß Modifi kationen
vorgenommen werden können,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.It will be understood that the embodiments
the invention have been described only as an example and that Modifi cations
can be made
without departing from the scope of the invention.
